[发明专利]一种手掌具有跨模态触觉传感功能的气动软体多指手

说明书

一种手掌具有跨模态触觉传感功能的气动软体多指手，包括作为手掌的充气薄膜传感装置、设于所述手掌四周边缘的多个气动弯曲软体手指、与所述手掌和气动弯曲软体手指连接的气压调节装置，以及与所述充气薄膜传感装置连接的控制装置。本发明不仅能实现柔性抓取，保护被抓取物不被破坏，同时建立基于视觉的触觉反馈，实现从视觉模态到触觉模态的跨模态变换，建立触觉传感功能，识别出被抓物体的形状，从而对物体进行分类。

技术领域

本发明涉及机器手技术领域，更具体地，涉及一种手掌具有跨模态触觉传感功能的气动软体多指手。

背景技术

随着机器人技术的发展和自动化需求的提高，多指手被广泛应用于自动化抓取作业。作为人手的替代工具，多指手需要表现出足够的柔性和具备触觉感知功能，以适应非结构化的复杂接触环境。

公开号为CN110919687A的中国专利文献，公开了一种内嵌柔性多模态触觉传感器的软体夹爪，包括至少一个夹爪组件，其特征在于夹爪组件包括软体夹爪、连接板和多模态触觉传感器,所述软体夹爪为两个，相对对称设置在连接板两端,软体夹爪包括中空的软体夹爪本体，中空部分构成第一气室，软体夹爪本体内侧壁的外表面设有倒钩齿槽，外侧壁设为多组连续弯曲结构。但上述方案只能实现手指部位的柔性抓取，不能实现识别物体形状从而进行分类。

发明内容

本发明的目的在于克服现有机器手不能实现柔性抓取的同时能够识别物体形状从而进行分类的不足，提供一种手掌具有跨模态触觉传感功能的气动软体多指手。本发明不仅能实现柔性抓取，保护被抓取物不被破坏，同时建立基于视觉的触觉反馈，实现从视觉模态到触觉模态的跨模态变换，建立触觉传感功能，识别出被抓物体的形状，从而对物体进行分类。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种手掌具有跨模态触觉传感功能的气动软体多指手，包括作为手掌的充气薄膜传感装置、设于所述手掌四周边缘的多个气动弯曲软体手指、与所述手掌和气动弯曲软体手指连接的气压调节装置，以及与所述充气薄膜传感装置连接的控制装置。所述手掌和气动弯曲软体手指通过气压调节装置进行充气实现物体的抓取，同时气压调节装置能控制气压不能过高导致破坏被抓物体。所述气动弯曲软体手指通过所述气压调节装置充入一定气压之后能弯曲包覆被抓物体，同时能根据物体的大小和重量调节气压实现不同的抓取力度。所述充气薄膜传感装置以及控制装置能判断物是否被抓取成功以及感应被抓取物体的三维几何形状，从而给被抓取物进行分类。

进一步的，所述充气薄膜传感装置包括支架、设于支架顶部作为掌面的薄膜以及设于所述支架内部与所述薄膜配合使用的感应识别装置，所述气动弯曲软体手指设在所述支架周向外侧壁上。

进一步的，所述薄膜靠近所述感应识别装置这一侧面设有数个柱状凸起，所述感应识别装置包括摄像头和照明板，所述摄像头和照明板正对柱状凸起，所述摄像头与所述控制装置通信连接。在抓取物体时，作为手掌的充气薄膜装置受到挤压，导致薄膜发生形变带动固定在薄膜上的柱状凸起发生位移，照明板把薄膜及其柱状凸起照亮后，摄像头就能把柱状凸起发生位移前后的状态拍摄下来，传输到控制装置上进行比对计算，最后得出物体与薄膜的接触面积以及三维几何形状信息。这样，就能建立基于视觉的触觉反馈，实现从视觉模态到触觉模态的变换。

进一步的，所述柱状凸起朝向所述摄像头的端面的颜色与其自身其他部分的颜色及所述薄膜朝向所述摄像头的一侧的颜色均不相同。这样，使得柱状凸起的端面更容易区别于薄膜朝向所述摄像头的一侧以及柱状凸起除了端面外的部分表面颜色组成的背景颜色，摄像头拍下的柱状凸起的位移更加清晰，易于控制装置识别。