[发明专利]一种被机械手夹取的物体的姿态变化检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种被机械手夹取的物体的姿态变化检测装置及方法；检测装置包括：机械手夹取系统，所述机械手夹取系统包括机械手和两个机械手指；所述机械手为横杆，两个机械手指均为与横杆垂直的竖杆，两个机械手指分别安装在横杆的两端；所述两个机械手指用于夹持物体；其中一个机械手指上内嵌第一滑觉传感器sensor1和第二滑觉传感器sensor2，另外一个机械手指上内嵌第三滑觉传感器sensor3；每个滑觉传感器均用于检测滑动位移量和滑动方向；每个滑觉传感器均通过对应的A/D转换器与存储器连接，所述存储器与DSP连接，所述DSP通过USB接口与控制计算机连接。从而实现物体姿态变化的定量检测。检测方法可以进一步用于被夹取物体连续轨迹监测和跟踪。

主权项

1.一种被机械手夹取的物体的姿态变化检测方法，包括：机械手夹取系统，所述机械手夹取系统包括机械手和两个机械手指；所述机械手为横杆，两个机械手指均为与横杆垂直的竖杆，两个机械手指分别安装在横杆的两端；所述两个机械手指用于夹持物体；其中一个机械手指上内嵌第一滑觉传感器sensor1和第二滑觉传感器sensor2，另外一个机械手指上内嵌第三滑觉传感器sensor3；三个滑觉传感器均为全方向性滑觉传感器，每个滑觉传感器均用于检测滑动位移量和滑动方向；每个滑觉传感器均通过对应的A/D转换器与存储器连接，所述存储器与DSP连接，所述DSP通过USB接口与控制计算机连接，其特征是，包括如下步骤：步骤(1)：建立机械手坐标系O‑XYZ；建立被夹取物体坐标系o‑xyz；将三个滑觉传感器分别安装到机械手指中；步骤(2)：机械手上的机械手指夹取物体，每个滑觉传感器采集被夹取物体的坐标值；在当前状态state(n‑1)下，第i个滑觉传感器输出的坐标值为：其中，i＝1,2...,3，对应于sensor1,sensor2,sensor3三个滑觉传感器；在被夹取物体在机械手指上产生滑动之后的状态state(n)下，第i个滑觉传感器输出的坐标值为：步骤(3)：将state(n‑1)状态和state(n)状态下，sensor1,sensor2,sensor3三个滑觉传感器检测输出的坐标值表示为点集P＝{p₁,p₂,p₃}，则，两个点集P^state(n‑1)与P^state(n)之间的关系式表示为：P^state(n)＝R·P^state(n‑1)+T，   (1)；其中，是两个点集之间的旋转矩阵；T＝[t₁₁ t₁₂ t₁₃]^T是两个点集之间的平移矩阵；旋转矩阵包含着被测物体由状态state(n‑1)到state(n)时的旋转信息；平移矩阵包含着被测物体由状态state(n‑1)到state(n)时的平移信息；步骤(4)：基于交叉协方差矩阵的奇异值分解方法求解旋转矩阵R和平移矩阵T，分别由旋转矩阵R和平移矩阵T计算得到被夹取物体在x、y、z轴方向的直线位移Δx、Δy、Δz及绕三个坐标轴的转角θx、θy、θz；从而实现物体的姿态变化的检测；所述步骤(4)中，Δx＝t₁₁，   (2)；Δy＝t₁₂，   (3)；Δz＝t₁₃，   (4)；θ_x＝atan2(r₃₂,r₃₃)，   (5)；θ_z＝atan2(r₂₁,r₁₁)，   (7)；其中，atan2()是反正切函数。