【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及触觉传感器设备，特别涉及一种曲面阵列式触觉传感器及其标定装置与标定方法。
技术介绍
1、机器人是高端智能制造和高新技术的代表性装备，其在机械制造，航空航天，服务机器人等领域具有非常多的应用。其中作为机器人末端执行器的机械手更是扩展了机器人的工作范围，提升了机器人执行复杂任务的水平。比如机械手可以完成辅助宇航员完成空间站维护任务、完成工业制造中的工厂流水线操作以及在医疗手术中辅助医生完成精细手术操作等。
2、通过赋予机械手触觉感知可以增强其灵巧抓取操作能力。在一般的机器人抓取操作系统中，多采用视觉传感器完成目标识别，但在狭小和黑暗环境中会造成视觉受限，此时触觉传感器的引入可以提高对此类环境的任务执行成功率。并且触觉传感器也可以执行诸如物体形状区分，硬度识别等特殊任务。加强了机器人对环境的感知能力。
3、为了能扩展机械手的应用范围，需要为其设计曲面触觉传感器。此外，接触信息的检测还需要稳定的标定算法支撑。目前标定方式多针对于平面传感器设计，对曲面传感器的标定方式涉及不多。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种曲面阵列式触觉传感器及其标定装置与标定方法，以解决现有触觉传感器感知能力不佳的技术问题。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术提供了一种曲面阵列式触觉传感器，包括支撑底座、柔性电路板、橡胶套；
4、柔性电路板包裹在支撑底座的外侧面上，柔性电路板上集成有多个压力测量芯片、多通
5、橡胶套包裹在柔性电路板的外侧；
6、外部的上位机上安装有数据处理模块，数据处理模块用于对多个压力测量芯片测量的压力数据进行标定算法计算，得到实时按压点的位置和压力值。
7、进一步地，所述橡胶套的外侧面由半球面和圆柱面构成，多个压力测量芯片依据支撑底座的外侧面的面积大小分成两组，并分别安装在半球面和圆柱面内。
8、进一步地，所述压力测量芯片的数量为25个，25个压力测量芯片均选用ms5837压力测量芯片。
9、进一步地，所述数据处理模块包括曲面类型分类网络、半球面位置网络、半球面力值网络、圆柱面位置网络和圆柱面力值网络；
10、曲面类型分类网络用于对多个压力测量芯片所测得的压力数据进行分类，并依据分类的结果，将压力数据输入到与半球面对应的半球面位置网络和半球面力值网络中，或者将压力数据输入到与圆柱面对应的圆柱面位置网络和圆柱面力值网络中；
11、半球面位置网络、半球面力值网络均用于对压力数据进行标定计算，分别得到按压点在半球面上的按压位置和压力值；
12、圆柱面位置网络和圆柱面力值网络均用于对压力数据进行标定计算，分别得到按压点在圆柱面上的按压位置和压力值。
13、进一步地，所述曲面类型分类网络、半球面位置网络、半球面力值网络、圆柱面位置网络和圆柱面力值网络均采用神经网络。
14、本专利技术另一方面还提供一种曲面阵列式触觉传感器的标定装置，对以上所述的曲面阵列式触觉传感器进行标定，包括三轴运动系统、上旋转机构、下旋转机构、力传感器、压头；
15、三轴运动系统包括支撑板、三轴运动模块和电控柜；三轴运动模块安装在支撑板上；
16、上旋转机构安装在三轴运动模块的活动端上；
17、力传感器的一端与上旋转机构连接；
18、力传感器的另一端与压头连接；
19、曲面阵列式触觉传感器通过下旋转机构安装在支撑板上；
20、电控柜安装在三轴运动模块旁，电控柜与三轴运动模块电连接；外部的上位机分别与电控柜、上旋转机构、下旋转机构、力传感器电连接。
21、进一步地，所述三轴运动模块包括x轴运动组件、y轴运动组件和z轴运动组件；
22、x轴运动组件安装在y轴运动组件的活动端上，z轴运动组件安装在x轴运动组件的活动端上，上旋转机构安装在z轴运动组件的活动端上。
23、进一步地，所述上旋转机构包括转接件一、旋转电机、转接件二；
24、旋转电机通过转接件一安装在z轴运动组件的活动端上，转接件二通过旋转电机连接在转接件一上；
25、下旋转机构包括旋转底盘和转接件三；
26、转接件三通过旋转底盘连接到支撑板上，曲面阵列式触觉传感器通过转接件三安装在旋转底盘的活动端上。
27、本专利技术另一方面还提供一种曲面阵列式触觉传感器的标定方法，使用以上所述的标定装置进行标定，具体包括如下步骤：
28、步骤s1、搭建标定装置；
29、步骤s2、使用标定装置和曲面阵列式触觉传感器建立数据集；
30、步骤s3、建立初始的数据处理模块，利用数据集对初始的数据处理模块进行训练，得到训练后的数据处理模块；
31、步骤s4、利用训练后的数据处理模块作为最终的数据处理模块。
32、本专利技术的有益效果：
33、1、本专利技术采用一体化设计，易于维护更新，多个压力测量芯片均集成在柔性电路板上，各个压力测量芯片均与多通道选择芯片独立电连接，各个压力测量芯片可直接与微控制器进行通信，便于信息的简单获取；
34、2、本专利技术中的支撑底座和橡胶套均采用曲面式设计，曲面形式可依据具体灵巧手应用场景灵活改变，方便机械手对物体实施各种操作；
35、3、本专利技术中的各个压力测量芯片均匀分布在支撑底座和橡胶套之间，可使得安装在机械手上的曲面阵列式触觉传感器可以从多角度全方位感知与物体的接触状态；
36、4、由于本专利技术由多个压力测量芯片组成，基本不受强磁干扰，抗干扰能力强，且不受环境光影响，计算成本相对较低。
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1.一种曲面阵列式触觉传感器，其特征在于：包括支撑底座(1)、柔性电路板(2)、橡胶套(3)；
2.根据权利要求1所述的曲面阵列式触觉传感器，其特征在于，所述橡胶套(3)的外侧面由半球面(31)和圆柱面(32)构成，多个压力测量芯片(21)依据支撑底座(1)的外侧面面积大小分成两组，并分别安装在半球面(31)和圆柱面(32)内。
3.根据权利要求2所述的曲面阵列式触觉传感器，其特征在于，所述压力测量芯片的数量为25个，25个压力测量芯片均选用MS5837压力测量芯片。
4.根据权利要求2或3所述的曲面阵列式触觉传感器，其特征在于，所述数据处理模块包括曲面类型分类网络、半球面位置网络、半球面力值网络、圆柱面位置网络和圆柱面力值网络；
5.根据权利要求4所述的曲面阵列式触觉传感器，其特征在于，所述曲面类型分类网络、半球面位置网络、半球面力值网络、圆柱面位置网络和圆柱面力值网络均采用神经网络。
6.一种曲面阵列式触觉传感器的标定装置，其特征在于，用于对权利要求5所述的曲面阵列式触觉传感器进行标定，包括三轴运动系统、上旋转机构、
7.根据权利要求6所述的标定装置，其特征在于，所述三轴运动模块包括X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件；
8.根据权利要求7所述的标定装置，其特征在于，所述上旋转机构包括转接件一、旋转电机、转接件二；
9.一种曲面阵列式触觉传感器的标定方法，其特征在于，使用权利要求6至8任一项所述的标定装置进行标定，具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种曲面阵列式触觉传感器，其特征在于：包括支撑底座(1)、柔性电路板(2)、橡胶套(3)；
2.根据权利要求1所述的曲面阵列式触觉传感器，其特征在于，所述橡胶套(3)的外侧面由半球面(31)和圆柱面(32)构成，多个压力测量芯片(21)依据支撑底座(1)的外侧面面积大小分成两组，并分别安装在半球面(31)和圆柱面(32)内。
3.根据权利要求2所述的曲面阵列式触觉传感器，其特征在于，所述压力测量芯片的数量为25个，25个压力测量芯片均选用ms5837压力测量芯片。
4.根据权利要求2或3所述的曲面阵列式触觉传感器，其特征在于，所述数据处理模块包括曲面类型分类网络、半球面位置网络、半球面力值网络、圆柱面位置网络和圆柱面力值网络；
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：陈文锐，刁强，王耀南，卢家骥，卢冠辰，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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