[发明专利]一种智能排爆机器人五指灵巧手控制方法

说明书

本发明公开了一种智能排爆机器人五指灵巧手控制方法，步骤如下：S1，构建排爆机器人五指灵巧手的抓取模式知识库；S2，基于五指灵巧手的视觉系统对目标物识别；S3，模式匹配；S4，实施抓取，抓取模式规划完毕之后，进行力规划，通过手指指端缓慢收紧的同时抬起被抓物体，当被抓物体能够被稳定抓起时不再收紧指端的方法，获取抓取物体的最佳抓取力度。本发明以仿人的多自由度五指灵巧手作为机器人的末端执行器，能够完成对多种不同形状、不同位姿的物体的抓取，打破了以单自由度夹持器作为机器人末端执行器抓取物体的局限性；且灵巧手具有自主性，能够自主完成抓取动作，在抓取未爆物时，相比通过人工操作完成抓取的机械手来说，保障了工作人员的生命安全。

技术领域

本发明属于机械手自动抓取技术领域，具体涉及一种智能排爆机器人五指灵巧手控制方法。

背景技术

随着全球化的发展和反恐工作的深入，与恐怖分子的矛盾进一步激化，各国都存在不法分子安放炸弹的威胁。通过放置炸弹来制造爆炸恐怖活动，是恐怖主义进行恐怖主义活动的惯用手段。虽然排爆工作从未停止，排爆技术也在日益提升，从曾经的人工排爆到如今的机器人排爆，但目前世界上仍存在大量的未爆物，且由于未爆物的形状多样性，机器人排爆仍需人工操作，这无疑为排爆工作增加了难度，更严重威胁着排爆人员和社会人民的生命安全。

近年来，机器人行业发展迅速，机器人涉及的领域在日益增多，功能也在日趋完善，多种类型的机器人已陆续问世，其中包括安防巡视机器人、采摘机器人、仿人机器人、排爆机器人等。机器人通过其机械臂的末端执行器协助人类完成各种繁琐甚至高危困难的作业，但机器人的自主性仍是机器人界的一大难题。目前已有排爆机器人的末端执行器多为单自由度的夹持器，由于驱动器、传感器以及控制策略等各方面的技术限制，抓取能力有限。而少有的以多指灵巧手作为末端执行器的机器人，由于其缺少自主性而需要人机交互实现对未爆物的抓取。在实际排爆中，由于未爆物的质量状况和引信状态未知，所属形状和所处姿势的随机性较大，在移动过程中存在随时爆炸的可能，因此，通过人交互完成排爆任务会对工作人员造成极大的安全隐患。

发明内容

针对上述现有机器人末端执行器功能的局限性，本发明提出以仿人的多自由度五指灵巧手作为机器人的末端执行器，通过使用神经网络训练，现灵巧手对不同未爆物自主规划抓取方法，独立完成抓取任务。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种智能排爆机器人五指灵巧手控制方法，步骤如下：

S1，构建排爆机器人五指灵活手的抓取模式知识库。

S1.1，建立五指灵活手的手掌和手指间的运动模型。

以手掌坐标系为参考系，并以灵巧手的五个手指和手掌伸直时，各指关节共面的平面为手掌平面。

S1.1.1，建立食指的基坐标系与掌系的坐标变换关系：

其中，p表示手掌，i表示食指，d表示手掌的长度，d_s表示手掌的宽度。

S1.1.2，建立中指的基坐标系与掌系的坐标变换关系：

其中，p表示手掌，m表示中指，d表示手掌的长度，d_s表示手掌的宽度。

S1.1.3，建立无名指的基坐标系与掌系的坐标变换关系：

其中，p表示手掌，r表示无名指，d表示手掌的长度，d_s表示手掌的宽度。

S1.1.4，建立小指的基坐标系与掌系的坐标变换关系：

其中，p表示手掌，l表示小指，d表示手掌的长度，d_s表示手掌的宽度。