机器人仿生手及抓取方法和系统技术方案

本公开提供了一种机器人仿生手，包括：三指手爪本体，三指手爪本体包括手掌、三个手指，手指包括指根、指中、指前以及指尖，手掌分别与三个手指的指根通过铰接连接，手指的指根与指中通过铰接连接，手指的指中与指前通过铰接连接，手指的指前与指尖为一个整体，三个手指的位置可任意调节；手爪驱动电机，手爪驱动电机置于三指手爪本体上，用于驱动和控制三指手爪本体运转；触觉传感器，触觉传感器置于三指手爪本体的三个手指上，形成阵列式触觉传感器，用于感知物体接触力及接触力分布，并转换为与压力匹配的电信号；以及柔性薄膜压力转换模块，用于将触觉传感器的模拟信号转换为数字信号。本公开还提供了一种机器人仿真手抓取方法和系统。和系统。和系统。

【技术实现步骤摘要】
机器人仿生手及抓取方法和系统


[0001]本公开涉及一种机器人手及抓取系统和方法，属于机器人


技术介绍

[0002]随着机器人技术的不断发展，机器人已经应用于各种各样的领域，代替人完成复杂的工作。
[0003]当机器人被用于不同领域时，其工作内容不一样，需要为机器人定制不同的手爪，且传统的机器人手爪都是基于人工示教或视觉引导的方式，无法应对不同材质的物体，容易造成软材质物体的损伤。
[0004]如何根据物体的软硬程度来规划正确的操作动作，保证所操作的物体不掉落、不破损，是当前机器人领域的难点。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种机器人手爪及抓取方法和系统。
[0006]根据本公开的一个方面，提供了一种机器人仿生手，包括：
[0007]三指手爪本体，所述三指手爪本体包括手掌、第一手指、第二手指以及，第三手指，所述手指包括指根、指中、指前以及，指尖，所述手掌分别与所述第一手指、第二手指以及，第三手指的指根通过铰接连接，所述手指的指根与指中通过铰接连接，所述手指的指中与指前通过铰接连接，所述手指的指前与指尖为一个整体，所述第一手指、第二手指以及，第三手指的位置可任意调节；
[0008]手爪驱动电机，所述手爪驱动电机置于所述三指手爪本体上，用于驱动和控制所述三指手爪本体运转；
[0009]触觉传感器，所述触觉传感器置于所述三指手爪本体的三个手指上，形成阵列式触觉传感器，用于感知物体接触力及接触力分布，并转换为与压力匹配的电信号；以及，
[0010]柔性薄膜压力转换模块，用于将所述触觉传感器的模拟信号转换为数字信号。
[0011]根据本公开至少一个实施方式的机器人仿生手，所述触觉传感器的组成包括：
[0012]聚酰亚胺绝缘层，所述聚酰亚胺绝缘层用环氧树脂作为压阻片的填充物；以及，
[0013]高分子聚合物厚膜器件，所述高分子聚合物厚膜器件位于所述聚酰亚胺绝缘层之间。
[0014]根据本公开至少一个实施方式的机器人仿生手，所述触觉传感器包括：
[0015]感应区，用于感知接触物的接触力；以及，
[0016]引脚，用于输出信号。
[0017]根据本公开至少一个实施方式的机器人仿生手，所述感应区形状包括圆形或/和长条形。
[0018]根据本公开至少一个实施方式的机器人仿生手，所述圆形直径为15mm，所述长条形的长为50mm，所述长条形的宽为15mm。
[0019]根据本公开的又一个方面，提供了一种机器人仿生手抓取方法，包括：
[0020]机器人仿生手启动抓取；
[0021]手爪驱动电机基于抓取参数驱动和控制机器人仿生手的三指手爪本体抓取物体，所述抓取参数包括抓取力大小、抓取姿势和抓取位置；
[0022]判断是否抓取成功，如果成功，结束，否则，机器人仿生手的触觉传感器获取接触物的接触力及分布的电信号，并通过机器人仿生手的柔性薄膜压力转换模块转换为数字信号；
[0023]分析所述数字信号，获得物体软硬属性数据；以及，
[0024]基于获取的物体软硬属性数据，调整手爪驱动电机的抓取参数，包括抓取力大小、三指手爪本体抓取姿势和抓取位置，通过手爪驱动电机驱动和控制机器人仿生手的三指手爪本体继续反复抓取物体，直到抓取成功。
[0025]根据本公开的又一个方面，提供了一种机器人仿生手抓取系统，包括：
[0026]上述任一所述的机器人仿生手；
[0027]触觉分析模块，与所述机器人仿生手的柔性薄膜压力转换模块通信连接，用于接收并分析所述机器人仿生手的柔性薄膜压力转换模块转换的触觉传感器的数据，获得物体材质的软硬属性数据；以及，
[0028]抓取控制模块，与所述机器人仿生手的手爪驱动电机通信连接，基于所述物体材质的软硬属性数据，控制所述三指手爪本体抓取物体。
[0029]根据本公开至少一个实施方式的机器人仿生手抓取系统，所述触觉分析模块，与所述机器人仿生手的柔性薄膜压力转换模块通信连接，用于接收并分析所述机器人仿生手的柔性薄膜压力转换模块转换的触觉传感器的数据，获得物体材质的软硬属性数据，包括：
[0030]通过神经网络算法对触觉传感器的数据进行实时分析，获得物体材质的软硬属性数据，所述触觉传感器的数据为触觉传感器接触物体时的物体接触力及接触力分布对应的数字信号。
[0031]根据本公开至少一个实施方式的机器人仿生手抓取系统，所述基于所述物体材质的软硬属性数据，控制所述三指手爪本体抓取物体，包括：
[0032]基于材质软硬属性数据调整抓取力大小；
[0033]基于材质软硬属性数据调整抓取的位置；以及，
[0034]基于材质软硬属性数据调整住所述三指手爪本体抓取姿势。
[0035]根据本公开至少一个实施方式的机器人仿生手抓取系统，所述触觉分析模块、抓取控制模块分布于远程计算机上。
附图说明
[0036]附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
[0037]图1是根据本公开的一个实施方式的机器人仿生手的结构示意图。
[0038]图2是根据本公开的一个实施方式的机器人仿生手的三指手爪本体结构示意图。
[0039]图3是根据本公开的一个实施方式的圆形传感器结构示意图。
[0040]图4是根据本公开的一个实施方式的长条形传感器结构示意图。
[0041]图5是根据本公开的一个实施方式的机器人仿生手抓取方法流程示意图。
[0042]图6是根据本公开的一个实施方式的机器人仿生手抓取系统结构示意图。
[0043]附图标记说明
[0044]1000 机器人仿生手
[0045]1002 三指手爪本体
[0046]1004 手爪驱动电机
[0047]1006 触觉传感器
[0048]1008 柔性薄膜压力转换模块
[0049]1021 手掌
[0050]1022 第一手指
[0051]1023 第二手指
[0052]1024 第三手指
[0053]1025 指根
[0054]1026 指中
[0055]1027 指前
[0056]1028 指尖
[0057]1029 感应区
[0058]1030 引脚
[0059]2000 机器人仿生手抓取系统
[0060]2002 机器人仿生手
[0061]2004 触觉分析模块
[0062]2006 抓取控制模块
[0063]2100 总线
[0064]2200 处理器
[0065]2300 存储器
[0066]2400 其他电路。
具体实施方式
[0067]下面结合附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人仿生手，其特征在于，包括：三指手爪本体，所述三指手爪本体包括手掌、第一手指、第二手指以及第三手指，所述手指包括指根、指中、指前以及指尖，所述手掌分别与所述第一手指、第二手指以及第三手指的指根通过铰接连接，所述手指的指根与指中通过铰接连接，所述手指的指中与指前通过铰接连接，所述手指的指前与指尖为一个整体，所述第一手指、第二手指以及第三手指的位置可任意调节；手爪驱动电机，所述手爪驱动电机置于所述三指手爪本体上，用于驱动和控制所述三指手爪本体运转；触觉传感器，所述触觉传感器置于所述三指手爪本体的三个手指上，形成阵列式触觉传感器，用于感知物体接触力及接触力分布，并转换为与压力匹配的电信号；以及柔性薄膜压力转换模块，用于将所述触觉传感器的模拟信号转换为数字信号。2.根据权利要求1所述的机器人仿生手，其特征在于，所述触觉传感器的组成包括：聚酰亚胺绝缘层，所述聚酰亚胺绝缘层用环氧树脂作为压阻片的填充物；以及高分子聚合物厚膜器件，所述高分子聚合物厚膜器件位于所述聚酰亚胺绝缘层之间。3.根据权利要求1所述的机器人仿生手，其特征在于，所述触觉传感器包括：感应区，用于感知接触物的接触力；以及引脚，用于输出信号。4.根据权利要求3所述的机器人仿生手，其特征在于，所述感应区形状包括圆形或/和长条形。5.根据权利要求4所述的机器人仿生手，其特征在于，所述圆形直径为15mm，所述长条形的长为50mm，所述长条形的宽为15mm。6.一种机器人仿生手抓取方法，其特征在于，包括：机器人仿生手启动抓取；手爪驱动电机基于抓取参数驱动和控制机器人仿生手的三指手爪本体抓取物体，所述抓取参数包括抓取力大小、抓取姿势和抓取位置；判断是否抓取成功，如果成功，结束，否则，机器人仿生手的触觉传感器获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁梓豪，陈国栋，王振华，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：