【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软体机器人，尤其涉及一种绳驱动软体机器人控制系统。
技术介绍
1、随着智能制造发展软体机器人因材料和结构的柔顺性在对人或易碎物品的安全处理场景中体现出优势。相较刚性机器人的强控制性但较差环境适应性，软体机器人可以通过简单灵活的抓握系统完成许多特殊任务并增强与人或环境的协调安全性。基于这些独特优点软体机器人在医疗护理、精密装配等领域拓展了广阔的应用前景。
2、在工业自动化领域处理易碎物品的搬运和装配，一直是机器人控制面临的巨大挑战。传统金属机器人由于存在高压接触问题常造成物品破损。针对软性物品的抓取，采用柔性抓手设计，但抓取方式单一、容易滑脱。通过增加表面吸附附着虽然弥补了摩擦不足问题，但是对物体表面和形态依然有一定局限。基于此设计新型软体机器人手以及多模式协同工作是拓展柔性自动化处理的重要路径。
3、绳驱动通过柔性线缆向软体机器人传递驱动力，是实现形变与运动的简易途径。线缆长度和张力的精确控制使绳驱动机构高度灵活应用于软体机器人，与传统电磁驱动等方式相比其驱动力大控制精度高。现有技术中，基于对人手弯曲与扭转的观察，提出了一种并联式线驱动软体机器人弯曲扭转变形模块，增加了扭转自由度，从而可以实现更多空间位姿。这些受生物启发的创新驱动和抓取模式,为软体机器人实现复杂控制与多样交互奠定了基础。
4、软体机器人固有的材料易变形特性,会带来抓取尖锐物体或适应不同环境的困难。针对此现有技术中设计刚性绳驱动软手指结构以拓宽了抓取范围或者通过设计改变机械臂刚度的绳驱动系统使之可以根据作业需要在软
5、综上所述，现有绳驱动软体机器人更侧重机电结构设计相对缺乏闭环控制算法研究。而高效稳定的控制策略才能真正实现机器人手精确运动定位和灵活抓取。因此开发融合先进视觉感知和精确电机驱动的控制方案，实现对未知目标的主动寻址和柔顺抓取是提高软体机器人适用性和智能性的关键所在。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的是提供一种绳驱动软体机器人控制系统，能够解决现有技术中存在的缺乏基于控制算法对绳驱动软体机器人的闭环控制的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术实施例提供了一种绳驱动软体机器人控制系统，其中，该系统包括：执行控制单元、驱动执行单元、感知反馈单元以及软体触手执行单元；所述感知反馈单元用于感知目标对象的空间位置信息，并将所述空间位置发送至所述执行控制单元；所述执行控制单元用于将接收到的所述空间位置信息与预期位置进行比较，依据比较结果以及所述驱动执行单元发送的绳传动机构的绳长变化量控制所述驱动执行单元；所述驱动执行单元用于控制电机转速及方向以改变绳传动机构的绳长，从而控制所述软体触手执行单元中软体触手的定位，其中，所述驱动执行单元包括电机以及绳传动机构，所述软体触手执行单元包括软体触手，所述软体触手末端设置有末端执行器吸盘，所述末端执行器吸盘用于吸附所述目标对象。
4、可选地，所述感知反馈单元包括拉线传感器以及深度摄像头；
5、所述拉线传感器用于感知绳传动机构的绳长变化量；
6、所述深度摄像头用于捕获所述目标对象的图像信息，并通过卷积神经网络对所述图像信息进行处理，识别到目标对象以及对所述目标对象的空间位置，并将所述空间位置发送至所述执行控制单元。
7、可选地，所述执行控制单元是以jetsonnano作为核心控制器；
8、所述jetsonnano接收所述感知反馈单元发送的空间位置信息、所述驱动执行单元发送的绳传动机构的绳长变化量生成电机控制信号，其中，所述电机控制信号用于控制电机转速及方向。
9、可选地，所述jetsonnano集成有4核a57处理器和128核maxwell gpu，所述jetsonnano通过通信模块将与所述驱动执行单元间的通信通道由单通道转换为多通道。
10、可选地，所述驱动执行单元还包括：数模转换模块、通信模块、信号调节模块以及信号放大器；
11、所述数模转换模块的第一输入端与所述拉线传感器连接，第二输入端与所述通信模块连接，输出端与所述执行控制单元连接；
12、所述第一输入端用于接收所述拉线传感器发送的绳长变化量对应的模拟电压信号，所述第二输入端用于接收所述通信模块转发的所述执行控制单元生成的命令和数据；
13、所述数模转换模块将所述模拟电压信号、所述命令和数据转换成离散数字信号发送至所述执行控制单元；
14、所述通信模块输入端与所述执行控制单元连接，两个输出端分别与所述数模转换模块、所述信号调节模块连接，用于将所述执行控制单元生成的命令和数据分别转发至所述数模转换模块和所述信号调节模块；
15、所述信号放大器的两个输入端分别与所述执行控制单元、所述信号调节模块连接，输出端与所述电机连接；所述信号放大器依据接收到的所述执行控制单元发送的电机控制信号以及所述信号调节模块发送的pwm信号生成直流电机驱动信号，以控制所述电机；
16、所述电机分别与所述拉线传感器、所述软体触手执行单元连接，用于依据直流电机驱动信号控制电机转速及方向，以调整所述软体触手执行单元中软体触手的定位。
17、可选地，所述电机数量为3个，所述信号放大器数量为2个，所述数模转换模块数量为3个，所述拉线传感器数量为3个，所述通信模块和所述信号调节模块数量均为1个。
18、可选地，所述控制单元生成的命令和数据包括：pwm周期、占空比比例，所述信号调节模块以及所述命令和数据生成的pwm信号作为电机的电压驱动源。
19、本申请实施例提供的绳驱动软体机器人控制系统包括执行控制单元、驱动执行单元、感知反馈单元以及软体触手执行单元；感知反馈单元用于感知目标对象的空间位置信息，并将空间位置发送至执行控制单元；执行控制单元用于将接收到的空间位置信息与预期位置进行比较，依据比较结果以及驱动执行单元发送的绳传动机构的绳长变化量控制驱动执行单元；驱动执行单元用于控制电机转速及方向以改变绳传动机构的绳长，从而控制软体触手执行单元中软体触手的定位。通过本申请实施例提供的绳驱动软体机器人控制系统能够对绳驱动软体机器人进行闭环控制最终调整软体触手到达期望位置，通过电机驱动、丰富传感反馈和闭环控制的驱动执行单元实现精确、柔顺且智能化的软体触手运动控制。
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1.一种绳驱动软体机器人控制系统，其特征在于，包括：执行控制单元、驱动执行单元、感知反馈单元以及软体触手执行单元；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述感知反馈单元包括拉线传感器以及深度摄像头；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述执行控制单元是以Jetson Nano作为核心控制器；
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述Jetson Nano集成有4核A57处理器和128核Maxwell GPU，所述JetsonNano通过通信模块将与所述驱动执行单元间的通信通道由单通道转换为多通道。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述驱动执行单元还包括：数模转换模块、通信模块、信号调节模块以及信号放大器；
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电机数量为3个，所述信号放大器数量为2个，所述数模转换模块数量为3个，所述拉线传感器数量为3个，所述通信模块和所述信号调节模块数量均为1个。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制单元生成的命令和数据包括：PWM周期、占
...【技术特征摘要】
1.一种绳驱动软体机器人控制系统，其特征在于，包括：执行控制单元、驱动执行单元、感知反馈单元以及软体触手执行单元；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述感知反馈单元包括拉线传感器以及深度摄像头；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述执行控制单元是以jetson nano作为核心控制器；
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述jetson nano集成有4核a57处理器和128核maxwell gpu，所述jetsonnano通过通信模块将与所述驱动执行单元间的通信通道由...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志杰，贺威，马杰，何思远，胡文晶，胡钰杰，韩志冀，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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