控制方法、控制装置及柔性机械手系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种控制方法，用于控制柔性机械手抓取目标物体，柔性机械手包括至少两个柔性机械手指。首先，根据柔性机械手的参数及目标物体的参数计算适合于抓取目标物体的指尖距离范围。然后，控制柔性机械手在指尖距离范围内抓取目标物体，且在抓取过程中根据目标物体的参数调整指尖距离。采用本发明专利技术实施方式的控制方法，可提升抓取的成功率，提升抓取的自动化程度，减少人工干预，提升抓取效率。本发明专利技术还公开了一种控制装置及柔性机械手系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柔性机械手领域，具体涉及一种控制方法、控制装置及柔性机械手系统。
技术介绍
现有柔性机械手需要复杂的视觉处理，分析并对目标物体的位置姿态进行辨识和实时追踪，需要实时传感器测量并实时进行大量计算，同时需要精确度高的刚性机器手完成抓取运作，系统成本高，复杂，且抓取有效性低。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一为此，本专利技术提出一种控制方法。本专利技术实施方式的控制方法用于控制柔性机械手抓取目标物体，所述柔性机械手包括至少两个柔性机械手指，所述控制方法包括以下步骤：计算步骤，根据所述柔性机械手的参数及所述目标物体的参数计算适合于抓取所述目标物体的所述柔性机械手指的指尖距离范围；及第一控制步骤，控制所述柔性机械手在所述指尖距离范围内抓取所述目标物体；及第二控制步骤，在抓取过程中根据所述目标物体的参数调整所述柔性机械手指的指尖距离。采用本专利技术实施方式的控制方法，在抓取过程中根据所述目标物体的参数调整所述柔性机械手指的指尖距离，以使目标物体不易滑落，可提升抓取的成功率，提升抓取的自动化程度，减少人工干预，提升抓取效率。解决了现有技术的某些问题。本专利技术还提供了一种控制装置，所述控制装置控制柔性机械手抓取目标物体，所述柔性机械手包括至少两个柔性机械手指，所述控制装置包括：计算模块，用于根据所述柔性机械手的参数及所述目标物体的参数计算适合于抓取>所述目标物体的所述柔性机械手指的指尖距离范围；及控制模块，用于控制所述柔性机械手在所述指尖距离范围内抓取所述目标物体，及用于在抓取过程中根据所述目标物体的参数调整所述柔性机械手指的指尖距离。本专利技术还提供了一种柔性机械手系统，其包括所述柔性机械手及上述实施方式中的所述控制装置。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施方式的控制方法的流程示意图；图2是本专利技术实施方式的柔性机械手系统及控制装置的功能模块示意图；图3是本专利技术实施方式中的柔性机械手抓取目标物体的侧视示意图；图4是本专利技术实施方式中的柔性机械手抓取目标物体的侧视示意图；图5是本专利技术实施方式的控制方法的计算步骤的流程示意图；图6是本专利技术实施方式的控制装置的控制模块的功能模块示意图；图7是本专利技术实施方式的控制方法的流程示意图；图8是本专利技术实施方式的控制方法的流程示意图；图9是本专利技术实施方式的控制装置的功能模块示意图；图10是本专利技术实施方式的控制方法的流程示意图；图11是本专利技术实施方式的控制装置的功能模块示意图；图12是本专利技术实施方式中的柔性机械手的侧视示意图；图13是本专利技术实施方式中的控制方法的流程示意图；图14是本专利技术实施方式中的控制装置的功能模块示意图；图15是本专利技术实施方式中的控制方法的流程示意图；图16是本专利技术实施方式中的控制装置的功能模块示意图；图17是本专利技术实施方式中的控制方法的流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。另外，下面结合附图描述的本专利技术的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术的实施方式，而不能理解为对本专利技术的限制。请参阅图1-4，本专利技术实施方式的控制方法用于控制柔性机械手300抓取目标物体3000，其中柔性机械手300包括至少两个柔性机械手指310。本实施方式的控制方法包括以下步骤：S1，根据柔性机械手300的参数及目标物体3000的参数计算适合于抓取目标物体3000的指尖距离变化范围；及S2，控制柔性机械手300在指尖距离变化范围内抓取目标物体3000，且在抓取过程中根据目标物体3000的参数调整指尖距离。请参阅图2，本专利技术实施方式的控制装置100包括计算模块110及控制模块130。作为例子，本专利技术实施方式的控制方法可以由本专利技术实施方式的控制装置100实现，可应用于柔性机械手系统1000。柔性机械手系统1000可以包括控制装置100及柔性机械手300。控制装置100及柔性机械手300可以作为一个整体，例如将控制装置100设置于柔性机械手300的手臂中。当然，在其他实施方式中，控制装置100也可以作为独立于柔性机械手300的设备或装置，并与柔性机械手300连接，并且可与不同种类的柔性机械手300兼容搭配，以更好地拓展柔性机械手系统1000的功能。在某些实施方式中，控制装置100甚至可同时连接并控制多个柔性机械手300，并不局限于上面讨论的实施方式。本专利技术实施方式的控制方法的步骤S1可由计算模块110实现，步骤S2可由控制模块130实现。也就是说，计算模块110可用于根据柔性机械手300的参数及目标物体3000的参数计算适合于抓取目标物体3000的指尖距离变化范围；而控制模块130可用于控制柔性机械手300在指尖距离变化范围内抓取目标物体3000，且用于在抓取过程中根据目标物体3000的参数调整指尖距离。如此，根据柔性机械手300的参数，如柔性机械手指310的个数、弹性参数等，以及根据目标物体3000的参数，如重量、最大形变量、尺寸等，计算出一个指尖距离变化范围，在此指尖距离变化范围内可基本实现对目标物体3000的抓取。但有时会遇到特殊情况，如目标物体3000重量过大、形变量过大或表面过于光滑等，易导致抓取失败，此时需根据目标物体3000的参数，对抓取时柔性机械手指310的指尖距离进行进一步修正以适应目标物体3000的参数，如减小指尖距离以使柔性机械手300把目标物体3000抓得更紧。如此，可提升抓取的成功率，提升抓取的自动化程度，减少人工干预，提升抓取效率。请参图3-4，其中，若柔性机械手指310的数目为2，指尖距离可以指柔性机械手300空握时，两个对向设置的柔性机械手指310的指尖之间的距离，但由于柔性机械手指310的数目若为3或5等奇数，柔性机械手指310并不对向分布，因此取柔性机械手指310的指尖到柔性机械手指310的对称中心点的距离为指尖距离。各个柔性机械手指310一般设计为均匀排列，如若柔性机械手300包括两个柔性机械手指310，则这两个柔性机械手指310相对设置，若包括三个柔性机械手指310，则这个三个柔性机械手指310两两之间相隔120°，所以各个柔性机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制方法，其特征在于，所述控制方法用于控制柔性机械手抓取目标物体，所述柔性机械手包括至少两个柔性机械手指，所述控制方法包括以下步骤：计算步骤，根据所述柔性机械手的参数及所述目标物体的参数计算适合于抓取所述目标物体的所述柔性机械手指的指尖距离范围；及第一控制步骤，控制所述柔性机械手在所述指尖距离范围内抓取所述目标物体；及第二控制步骤，在抓取过程中根据所述目标物体的参数调整所述柔性机械手指的指尖距离。

【技术特征摘要】
1.一种控制方法，其特征在于，所述控制方法用于控制柔性机械手抓取目标物体，
所述柔性机械手包括至少两个柔性机械手指，所述控制方法包括以下步骤：
计算步骤，根据所述柔性机械手的参数及所述目标物体的参数计算适合于抓取所述
目标物体的所述柔性机械手指的指尖距离范围；及
第一控制步骤，控制所述柔性机械手在所述指尖距离范围内抓取所述目标物体；及
第二控制步骤，在抓取过程中根据所述目标物体的参数调整所述柔性机械手指的指
尖距离。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述计算步骤包括：
根据所述柔性机械手的参数及所述目标物体的参数计算所述指尖距离与挤压力的
关系，所述挤压力为所述柔性机械手指抓取过程中施加到所述目标物体上的作用力；及
根据所述关系确定所述指尖距离范围中的最小值以使所述指尖距离范围对应的所
述挤压力小于所述目标物体的最大耐受挤压力。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第一控制步骤控制所述柔性机
械手以最优指尖距离抓取所述目标物体；
所述第一控制步骤采用以下条件式计算所述最优指尖距离：
dopt1＝dmax+(dmin-dmax)α
其中，dopt1为所述最优指尖距离，dmin为所述指尖距离范围中的最小值，dmax为所
述指尖距离范围中的最大值，且小于所述目标物体的最大尺寸，α为保证所述柔性机械
手指与所述目标物体之间产生足够摩擦力以避免所述目标物体滑落的安全系数，α大于
等于0且小于等于1。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述目标物体的参数包括所述目标
物体的重量及形变量；
所述第二控制步骤在所述抓取过程中根据所述目标物体的重量和/或形变量调整所
述指尖距离至修正指尖距离。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述修正指尖距离包括第一重量修
正距离；
所述第二控制步骤采用以下条件式计算所述第一重量修正距离：
dopt2＝dopt1+(dmin-dopt1)ξG其中，dopt2为所述第一重量修正距离，ξG为重量修正系数，ξG＝m/mmax，m为所述
目标物体的重量，mmax为所述柔性机械手所能抓取的最大重量。
6.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述修正指尖距离包括第一形变修
正距离；
所述第二控制步骤采用以下条件式计算所述第一形变修正距离：
dopt3＝dopt1+(dmin-dopt1)ξD，
其中dopt3为所述第一形变修正距离，ξD为形变修正系数，ξD大于等于0且小于等
于1，ξD＝0时所述目标物体为完全刚性，ξD＝1时所述目标物体为完全可流动。
7.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述柔性机械手指的数目包括2-6
个；
所述计算步骤包括：
根据所述柔性机械手指的数目计算所述指尖距离范围中的最小值、所述指尖距离范
围中的最大值、所述最优指尖距离和/或所述修正指尖距离。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述计算步骤采用以下条件式分别
计算所述柔性机械手指的数目为i时所述目标物体的最大耐受挤压力Fi：
两根对向柔性机械手指：F2＝τmax三根均匀分布柔性机械手指：F3＝τmax/(1+cos30°)＝0.536τmax四根均匀分布柔性机械手指：F4＝0.5τmax五根均匀分布柔性机械手指：F5＝τmax/(2cos36°+sin36°+sin72°)＝0.317τmax六根均匀分布柔性机械手指：F6＝τmax/2(1+cos30°)＝0.268τmax其中，i为自然数，且大于等于2而小于等于6；
所述计算步骤采用以下条件式分别计算所述柔性机械手指的数目为i时所述指尖距
离范围中的最小值dmin-i：
dmin-i＝dmax-i-(1/kf+1/ko)*Fi其中，dmax-i为所述柔性机械手指的数目为i时所述指尖距离
范围中的最大值dmax-i，kf是所述柔性机械手指的弹性系数，ko是所述目标物体的弹性系
数。
9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法在所述第一控制步骤
之后包括：
第三控制步骤，控制所述柔性机械手移动；
检测步骤，检测所述目标物体及所述柔性机械手；及
第四控制步骤，若检测到所述目标物体未随所述柔性机械手移动，判断为抓握失败，
并控制所述柔性机械手指张开以重新抓握。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述第四控制步骤包括：
失败修正步骤，根据上次所述指尖距离加上失败修正值计算本次所述修正指尖距离
以重新抓握及移动。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，本次所述修正指尖距离包括第二
重量修正距离，所述失败修正步骤可采用以下条件式计算所述第二重量修正距离：
dopt5＝dopt4+(dmin-dopt4)ξG其中，dopt5为所述第二重量修正距离，dopt4为上次所述指尖距离，dmin为所述指尖
距离范围中的最小值，ξG为重量修正系数，ξG＝m/mmax，m为所述目标物体的重量，mmax为所述柔性机械手所能抓取的最大重量。
12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述修正指尖距离包括第二形变
修正距离，所述失败修正步骤可采用以下条件式计算所述第二形变修正距离：
dopt6＝dopt4+(dmin-dopt4)ξD其中dmin为所述指尖距离范围中的最小值，dopt6为所述第二形变修正距离，d0pt4为
上次抓取时的所述指尖距离，ξD为形变修正系数，ξD大于等于0且小于等于1，ξD＝0
时所述目标物体为完全刚性，ξD＝1时所述目标物体为完全可流动。
13.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法在所述控制步骤之
前包括：
检测所述目标物体的位置及形状并根据所述形状判断所述目标物体的几何中心。
14.如权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
根据所述位置及所述几何中心移动所述柔性机械手靠近所述目标物体并使所述柔
性机械手指抓握时形成的空间的中心与所述几何中心重合。
15.一种控制装置，其特征在于，所述控制装置控制柔性机械手抓取目标物体，所
述柔性机械手包括至少两个柔性机械手指，所述控制装置包括：
计算模块，用于根据所述柔性机械手的参数及所述目标物体的参数计算适合于抓取
所述目标物体的所述柔性机械手指的指尖...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，
申请(专利权)人：先驱智能机械深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44