一种带触觉反馈控制的机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种带触觉反馈控制的机械手，包括机械手臂和安装在所述机械手臂上的执行末端，所述执行末端包括安装座、两个相对设置在所述安装座底部的夹指、用于驱动两个所述夹指相互靠近或远离的驱动组件以及对所述驱动组件进行控制的触觉控制系统；所述触觉控制系统包括触觉传感元件和控制元件，所述触觉传感元件和所述驱动组件均与所述控制元件电连接；所述触觉传感元件安装在所述夹指的内侧壁上，用于获取抓取过程中所述夹指表面的触觉数据；所述控制元件用于接收所述触觉传感元件传输的触觉数据，根据所述触觉数据向所述驱动组件输出控制信号。本发明专利技术的机械手既能在物体抓取过程中保持抓紧状态，又能够避免将较柔软的物体抓坏。物体抓坏。物体抓坏。

【技术实现步骤摘要】
一种带触觉反馈控制的机械手


[0001]本专利技术涉及机械手
，具体涉及一种带触觉反馈控制的机械手。

技术介绍

[0002]随着技术的不断发展和需求的不断深化，人们对工业、服务业机器人的各种灵巧抓取和操纵的需求也日益增加，对机器人抓取目标物体的能力也越来越关注。
[0003]在机械手操作系统中，触觉感知是机械手与外界环境直接接触时的重要感觉功能，是机械手发展的关键技术之一。触觉信息能够提供更加精确的定位信息、物体物理特性信息以及机械手与物体接触状态信息。
[0004]目前在机械手控制领域中，多利用触觉信息来提取目标物体的形状、大小和刚度等特征加以分类和目标识别，即主要利用触觉信息完成识别功能。但确鲜少利用触觉信息实现检测功能，即缺少触觉反馈，因此机械手对物体抓取过程中是否抓紧、能否抓坏并无法准确评判，对于实际位置与指令位置的误差带来的不必要接触力和力矩也无法明确感知，很难保证机械手抓取任务的安全性和可靠性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种带触觉反馈控制的机械手，以解决
技术介绍
中所提出的技术问题。
[0006]一种带触觉反馈控制的机械手，包括机械手臂和安装在所述机械手臂上的执行末端，所述执行末端包括安装座、两个相对设置在所述安装座底部的夹指、用于驱动两个所述夹指相互靠近或远离的驱动组件以及对所述驱动组件进行控制的触觉控制系统；
[0007]所述触觉控制系统包括触觉传感元件和控制元件，所述触觉传感元件和所述驱动组件均与所述控制元件电连接；
[0008]所述触觉传感元件安装在所述夹指的内侧壁上，用于获取抓取过程中所述夹指表面的触觉数据；
[0009]所述控制元件用于接收所述触觉传感元件传输的触觉数据，根据所述触觉数据向所述驱动组件输出控制信号。
[0010]进一步，所述触觉传感元件包括由多个触觉传感器构成的触觉传感矩阵。
[0011]进一步，所述触觉传感器具有按照预设形状排布的触点；
[0012]每个所述触点与待抓取的物体表面接触时，向所述控制元件实时发送触觉力向量，所述触觉力向量包括触觉力数值和触觉力方向。
[0013]进一步，所述触觉传感器为Gelsight视触觉传感器。
[0014]进一步，所述控制元件具体用于：
[0015]根据每个所述触点实时发送的触觉力向量，判断单次抓取过程中每个夹指实时的抓取状态；其中，所述抓取状态包括未接触状态、滑动接触状态、完全接触状态；
[0016]根据每个所述夹指实时的抓取状态，向所述驱动组件输出控制信号。
[0017]进一步，所述根据每个所述夹指实时的抓取状态，向所述驱动组件输出控制信号，包括：
[0018]控制驱动组件驱动两个所述夹指相互靠近，直至每个所述夹指的抓取状态都为完全接触状态。
[0019]进一步，所述安装座上设置有滑动孔，其中一根所述夹指顶部固定连接在所述安装座底部，另一根所述夹指顶部滑动连接在所述滑动孔内；
[0020]所述驱动组件驱动与所述安装座活动连接的夹指沿着所述滑动孔活动；
[0021]所述安装座连接在所述机械手臂上。
[0022]进一步，所述驱动组件包括伺服电机和丝杆，所述伺服电机固定安装在所述安装座内，所述丝杆转动安装在所述安装座内，滑动安装在所述滑动孔内的所述夹指顶端通过丝杆滑块与所述丝杆连接；所述伺服电机驱动所述丝杆转动以带动所述丝杆滑块沿着丝杆移动；
[0023]所述伺服电机与所述控制元件电连接。
[0024]进一步，所述驱动组件包括液压缸，所述液压缸的活塞杆端部与滑动安装在所述滑动孔内的所述夹指顶端连接；
[0025]所述液压缸通过电磁阀与所述控制元件电连接。
[0026]进一步，所述滑动孔内设置有滑杆，所述夹指通过滑套滑动套设在所述滑杆上。
[0027]本专利技术的有益效果体现在：
[0028]本专利技术的机械手的执行末端具有触觉控制系统，通过触觉控制系统控制驱动组件驱动夹指运动，使机械手在夹持不同材质的物体时，能够自动调整夹持力度的大小，既能保证机械手在物体抓取过程中保持抓紧状态，又能够避免将较柔软的物体抓坏。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0030]图1为本专利技术实施例提供的一种带触觉反馈控制的机械手的结构示意图；
[0031]图2为本专利技术实施例提供的一种带触觉反馈控制的机械手的执行末端的结构示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例提供的触觉力向量F与第一分力F1和第二分力F2的关系示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例提供的驱动组件采用第一种设计方案的结构示意图；
[0034]图5为本专利技术实施例提供的驱动组件采用第二种设计方案的结构示意图。
具体实施方式
[0035]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0036]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发
明所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0037]如图1
‑
图2所示，本专利技术实施例所提供的一种带触觉反馈控制的机械手，包括机械手臂1和安装在机械手臂1上的执行末端2，执行末端2包括安装座3、两个相对设置在安装座3底部的夹指4、用于驱动两个夹指4相互靠近或远离的驱动组件以及对驱动组件进行控制的触觉控制系统。
[0038]触觉控制系统包括触觉传感元件6和控制元件，触觉传感元件6和驱动组件均与控制元件电连接。触觉传感元件6安装在夹指4的内侧壁上，用于获取抓取过程中夹指4表面的触觉数据。控制元件用于接收触觉传感元件6传输的触觉数据，根据触觉数据向驱动组件输出控制信号。
[0039]具体的，触觉传感元件6包括由多个触觉传感器构成的触觉传感矩阵。触觉传感器具有按照预设形状排布的触点7，例如，触点可以呈圆周整列、方形或者三角形等形状均匀分布。每个触点7与待抓取的物体表面接触时，向控制元件实时发送触觉力向量F，触觉力向量F包括触觉力数值和触觉力方向。
[0040]本实施例中，触觉传感器可以采用Gelsight视触觉传感器。Gelsight视触觉传感器可以采集夹指在抓取物体时触点与物体表面接触时的触觉力向量F。
[0041]本实施例中，控制元件可以采用上位机。控制元件具体用于：根据每个触点7实时发送的触觉力向量，判断单次抓取过程中每个夹指4实时的抓取状态；其中，抓取状态包括未接触状态、滑动接触状态、完全接触状态；根据每个夹指4实时的抓取状态，向驱动组件输出控制信号。
[0042]如图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带触觉反馈控制的机械手，包括机械手臂(1)和安装在所述机械手臂(1)上的执行末端(2)，其特征在于：所述执行末端(2)包括安装座(3)、两个相对设置在所述安装座(3)底部的夹指(4)、用于驱动两个所述夹指(4)相互靠近或远离的驱动组件以及对所述驱动组件进行控制的触觉控制系统；所述触觉控制系统包括触觉传感元件(6)和控制元件，所述触觉传感元件(6)和所述驱动组件均与所述控制元件电连接；所述触觉传感元件(6)安装在所述夹指(4)的内侧壁上，用于获取抓取过程中所述夹指(4)表面的触觉数据；所述控制元件用于接收所述触觉传感元件(6)传输的触觉数据，根据所述触觉数据向所述驱动组件输出控制信号。2.如权利要求1所述的一种带触觉反馈控制的机械手，其特征在于：所述触觉传感元件(6)包括由多个触觉传感器构成的触觉传感矩阵。3.如权利要求2所述的一种带触觉反馈控制的机械手，其特征在于：所述触觉传感器具有按照预设形状排布的触点(7)；每个所述触点(7)与待抓取的物体表面接触时，向所述控制元件实时发送触觉力向量，所述触觉力向量包括触觉力数值和触觉力方向。4.如权利要求3所述的一种带触觉反馈控制的机械手，其特征在于：所述触觉传感器为Gelsight视触觉传感器。5.如权利要求3所述的一种带触觉反馈控制的机械手，其特征在于：所述控制元件具体用于：根据每个所述触点(7)实时发送的触觉力向量，判断单次抓取过程中每个夹指(4)实时的抓取状态；其中，所述抓取状态包括未接触状态、滑动接触状态、完全接触状态；根据每个所述夹指(4)实时的抓取状态，向所述驱动组件输出控制信号。6.如权利要求5所述的一种带触觉反馈控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆雪，王霞，孔士营，郭涛，杜升之，巴伦德，
申请(专利权)人：昆明学院，
类型：发明
国别省市：