[发明专利]一种不同刚度物体识别与机械手抓取力控制方法

说明书

一种不同刚度物体识别与机械手抓取力控制方法，包括如下步骤：S1：建立触觉信息表征分类方法，所述触觉信息表征分类方法采用触觉序列基于动态时间规整联合稀疏编码算法；S2：根据所述触觉信息表征分类方法判断目标物的材质和刚度，选取合适的机械手抓取力，再结合基于阻抗控制的机械臂柔顺控制方法驱动机械臂运动，完成抓取动作。本发明所述的不同刚度物体识别与机械手抓取力控制方法，设计合理，解决了目标物抓取过程中机械手施加力不合理造成目标物破坏的情况，利用接触式的触觉序列信息判断目标物的材质和刚度，并且预设抓取力，为机械臂执行精细操作任务过程中的目标物识别和抓取力控制提供了一种有效方法。

技术领域

本发明属于空间操控技术领域，具体涉及一种不同刚度物体识别与机械手抓取力控制方法。

背景技术

物体材质判别是机械臂精细操作过程中一个非常重要的环节，如果能够通过传感器有效地判别物体的材质，就可以根据其特点来采取有针对性的抓取和操作策略。

现有技术中对材质的分析大都是基于图像纹理的，这一类信息源只能刻画单一角度和距离的纹理信息。通过在机械臂末端安装的摄像机可以在机械臂末端接近物体过程中不断采集物体的图像，从而形成关于物体的视频序列，这一类信息源可以从不同角度和距离感知物体的纹理信息。尽管如此，这两类信息源都是在非接触式的情形下采集的，对于一些难以通过视觉方式鉴别的物体（例如用材质做出来的外观相似的物体）效果不佳。

因此，本发明的目的是提供一种不同刚度物体识别与机械手抓取力控制方法，引入了另一个数据源，即在机械臂正式抓取物体之前，利用接触式的触觉序列信息，可以有效地弥补视觉信息在材质分析任务上的不足。通过目标物材质判别其刚度，并且给出合适的抓取力，以来防止机械手的抓取力过小无法将目标物顺利抓起，或者是抓取力过大破坏目标物。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种不同刚度物体识别与机械手抓取力控制方法，引入阵列式触觉传感器，通过建立触觉信息表征分类方法对触觉信息进行高效表示以及分类，利用触觉信息判断目标物材质和刚度，根据其特点来采取有针对性的抓取和操作策略，实现在不对目标物产生破坏的情况下顺利完成抓取操作，应用前景广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种不同刚度物体识别与机械手抓取力控制方法，包括如下步骤：

S1：建立触觉信息表征分类方法，所述触觉信息表征分类方法采用触觉序列基于动态时间规整联合稀疏编码算法；

S2：根据所述触觉信息表征分类方法判断目标物的材质和刚度，选取合适的机械手抓取力，再结合基于阻抗控制的机械臂柔顺控制方法驱动机械臂运动，完成抓取动作。

本发明所述的不同刚度物体识别与机械手抓取力控制方法，通过触觉序列基于动态时间规整联合稀疏编码算法处理触觉信息，可以对触觉信息进行高效表示，并且根据不同的触觉信息进行不同物体的分类，从而有效判别目标物的材质和刚度。判断目标物的材质和刚度后，可以根据目标物特点来采取有针对性的抓取和操作策略，使机械手预设的抓取力不至于过小无法将目标物顺利抓起，或过大破坏目标物。

进一步的，上述的不同刚度物体识别与机械手抓取力控制方法，还包括如下步骤：

S3：搭建机械臂实验平台，所述机械臂实验平台包括机械臂、机械手、相机、阵列式触觉传感器，所述机械臂末端设置有机械手，所述机械臂末端还设置有相机，所述机械手的手指上设置有阵列式触觉传感器，用于验证目标物的识别分类、抓取问题；

S4：通过阵列式触觉传感器采集目标物的触觉信息，进行数据处理，根据所述触觉信息表征分类方法判断目标物的材质和刚度，从而设置机械手的抓取力，并且结合基于阻抗控制的机械臂柔顺控制方法去驱动机械臂运动，依托所述机械臂实验平台，完成基于触觉的不同刚度物体识别与机械手抓取力控制方法的实验验证。