The invention discloses a control method of five-fingered dexterous hand of an intelligent Explosive-disposal robot. The steps are as follows: S1, constructing the grasping pattern knowledge base of the five-fingered dexterous hand of the Explosive-disposal robot; S2, recognizing the target object based on the vision system of the five-fingered dexterous hand; S3, pattern matching; S4, implementing grasping, after grasping pattern planning is completed, and then proceeding. Force planning, by slowly tightening the fingertip while lifting the grasped object, when the grasped object can be stable grasp no longer tighten the fingertip method, to obtain the best grasp of the object. The invention uses a multi-degree-of-freedom five-fingered dexterous hand as the end-effector of a robot, which can grasp various objects with different shapes and positions, breaks the limitation of grasping objects with a single-degree-of-freedom gripper as the end-effector of a robot, and the dexterous hand has autonomy and can accomplish grasping independently. In the process of grasping unexploded objects, the movement ensures the safety of the workers'lives compared with the manipulator that grasps the unexploded objects manually.
【技术实现步骤摘要】
一种智能排爆机器人五指灵巧手控制方法
本专利技术属于机械手自动抓取
,具体涉及一种智能排爆机器人五指灵巧手控制方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对上述现有机器人末端执行器功能的局限性,本专利技术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 ...
【技术保护点】
1.一种智能排爆机器人五指灵巧手控制方法,其特征在于,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;将获得的目标物的大小、形状特征信息与抓取知识库中所存物体的信息进行比较,搜索有无类似物体,如有则仿照抓取知识库中所列物体的抓取规划方法,确定接触点和抓取模式;如果不是知识库中存在的抓取规划模型,通过从2根手指到5根手指的抓、握、捏的方式试探抓取,并更新抓取知识库;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。
【技术特征摘要】
1.一种智能排爆机器人五指灵巧手控制方法,其特征在于,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;将获得的目标物的大小、形状特征信息与抓取知识库中所存物体的信息进行比较,搜索有无类似物体,如有则仿照抓取知识库中所列物体的抓取规划方法,确定接触点和抓取模式;如果不是知识库中存在的抓取规划模型,通过从2根手指到5根手指的抓、握、捏的方式试探抓取,并更新抓取知识库;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。2.根据权利要求1所述的智能排爆机器人五指灵巧手控制方法,其特征在于,在步骤S1中,具体步骤如下: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,ds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,ds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,ds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,ds表示手掌的宽度;S1.1.5,建立拇指的基坐标系与掌系的坐标变换关系:其中,p表示手掌,t表示拇指,d表示手掌的长度,ds表示手掌的宽度;S1.2,构建抓取模式模型;S1.3,确定接近方向;以手掌为参考坐标系,手指相对于物体的方向向量为以物体为参考坐标系,物体相对于手指的方向向量为当五指灵巧手抓取目标物体时,保证灵巧手的抓取接近方向和物体的抓取接近方向重合,即灵巧手抓取的接近方向为手掌坐标系的原点与物体坐标系原点间的有向线段;S1.4,确定灵巧手工作空间;以手指完全伸直并相对打开的宽度为灵巧手工作空间的最大宽度,以五个手指从第二关节弯曲所构成的近似半球形为灵巧手的最大工作空间;S1.5,采用神经网络对五指灵巧手的抓取模式进行训练,形成抓取知识库。3.根据权利要求2所述的智能排爆机器人五指灵巧手控制方法,其特征在于,在步骤S1.2中,具体步骤如下:S1.2.1,给定初始参数;在三维空间中物体的几何特征定义为物体的高度h,宽度w,厚度d,并设dmax=max(h,d,w),dmin=min(h,d,w),抓取平面为(dmax,dmin)组成的截面;S1.2.2,基于目标物体相对于手掌的尺寸大小,设定不同的抓取模式:按照人手的抓取原理,将五指灵巧手的抓取分为三种基本模式:抓、握、捏;S1.2.2.1,比较手掌和手指的总体长度dx与抓取平面的最小长度dmin的大小;当抓取平面的dmin>dx,不能实行抓取,当dmin≤dx时,进行下一步根据物体抓取平面的dmax与五指灵巧手的手指宽度的相对大小,规划使用不同的手指数进行抓取;S1.2.2.2,若dmax小于或等于一指宽,则使用拇指和食指两根手指采用捏的方式;若dmax大于一指宽小于或等于三指宽使用拇指、食指和中指三只手指采用捏的方式;若dmax大于三指宽且dmin小于或等于两指宽时使用全部手指采用握的方式,...
【专利技术属性】
技术研发人员:蔡磊,程静,张树静,徐涛,刘艳昌,白林锋,赵明富,
申请(专利权)人:河南科技学院,
类型:发明
国别省市:河南,41
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