触感指尖传感器及其操作系统与数据处理方法技术方案

本发明专利技术涉及触觉传感器技术领域，尤其涉及触感指尖传感器及其操作系统与数据处理方法，该触感指尖传感器包括触感皮肤、标记阵列贴和单目相机，标记阵列贴粘贴在触感皮肤内侧，触感皮肤与触感指尖传感器的底部构成中空腔体，单目相机安装在触感指尖传感器的底部且位于中空腔体内，单目相机的视域覆盖触感皮肤内侧。本发明专利技术的触感指尖传感器，当佩戴有该传感器的机械指和物体发生触碰时，该传感器通过单目相机拍摄内部标记阵列图像，输入至上位机进行图像处理、数据分析，最终转换为多种触感信息，包括接触面形变情况、各标记处压力的大小方向、接触力矩等。这样的设计既能感知不同方向的接触，提供分布式触感信息，又保证了传感器结构紧凑轻量。器结构紧凑轻量。器结构紧凑轻量。

【技术实现步骤摘要】
触感指尖传感器及其操作系统与数据处理方法


[0001]本专利技术涉及触觉传感器
，尤其涉及触感指尖传感器及其操作系统与数据处理方法。

技术介绍

[0002]触觉感知是机器人获取外部信息的重要组成部分，赋予机器人触觉对于机器人的操作技能的研究具有非常重要的意义。国内外设计了许多不同的触觉传感与感知系统，用于机器人感知和操作任务，比如物体特性识别、滑动检测、抓取稳定性评估、机械手的灵巧操作等。根据传感器的原理和形状，用在指尖上的触觉传感器可以被大致分为3类：触觉阵列、仿生指尖和视触觉传感器。由于空间分辨率有限，触觉阵列和仿生指尖很难实现对小物体的高精度定位；而视触觉传感器可以获得高分辨率的触觉信息。
[0003]视触觉传感器是应用于柔性抓取、灵巧操作的重要工具，它能提供机械指和物体间的相互作用力，以及接触表面特征、形变情况等信息。其中应用光学原理的触觉传感器，如基于“标记检测”的传感器能够获取丰富具体的触感信息。而且这类传感器具有透明弹性外壳，内部嵌有已知标记，可以将“物理接触”转化为“标记位移”进行检测，但现有的视触觉传感器还存在以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.触感指尖传感器，其特征在于，包括触感皮肤、标记阵列贴和单目相机，所述标记阵列贴粘贴在触感皮肤内侧，所述触感皮肤与所述触感指尖传感器的底部构成中空腔体，所述单目相机安装在触感指尖传感器的底部且位于中空腔体内，所述单目相机的视域覆盖触感皮肤内侧。2.根据权利要求1所述的触感指尖传感器，其特征在于，所述触感皮肤成型为具有半球体和圆柱的壳状结构，所述半球体和圆柱一体成型，所述单目相机安装在圆柱远离半球体的一侧。3.根据权利要求2所述的触感指尖传感器，其特征在于，所述标记阵列贴上打印有若干ArUco标记，若干所述ArUco标记呈阵列分布，每个所述ArUco标记边长为2mm，相邻两个所述ArUco标记间隔1mm。4.操作系统，其特征在于，包括如权利要求3所述的触感指尖传感器和上位机，所述触感指尖传感器佩戴在用于抓取物体的机械指的末端，所述触感指尖传感器和机械指均通过电缆与上位机连接。5.基于权利要求4所述的操作系统的数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：单目相机拍摄触感皮肤形变图像，并将形变图像传输至上位机；上位机内部运行ArUco码标记检测程序，判断检测到足够数量的标记后，保存各标记点的三维位置和位姿信息；上位机内部运行包括标记位移测量、力矩估计和三维建模的数据处理算法。6.根据权利要求5所述的数据处理方法，其特征在于，所述ArUco码标记检测程序的流程如下：创建标记，选定ArUco模块的预定义字典，给定ArUco码标签ID、像素大小，生成特定的ArUco标记；图像拍摄，利用单目相机拍摄含有ArUco标记的彩色图像；自适应阈值分割，将彩色图像转化为灰度图像，并进行阈值化处理提取外形轮廓，滤除非方形的多边形；角点检测，检测图像中ArUco标记四个角点的位置，按照左上、右上、右下、左下的顺序，依次将其存储为点矢量，并将图像中多个标记一起存储在点矢量容器内；位姿检测，根据单目相机摄像头内参、相机畸变参数和ArUco标记的实际物理边长构建PnP映射方程，调用solvePnP函数求解得到ArUco标记在相机坐标系中的空间坐标以及位姿状态。7.根据权利要求6所述的数据处理方法，其特征在于，所述标记位移测量如下：假设标记i在时间t通过ArUco码标记检测程序，获得相机坐标系下标记中心点的坐标是[x
i
(t),y
i
(t),z
i
(t)]
T
，像素坐标是[u
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，彭柏皓，李勇，徐久铭，黄江帅，马铁东，杨玥，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：