【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性关节控制，尤其涉及一种柔性手爪模型分析方法。
技术介绍
1、柔性机器人是含有柔性关节并考虑关节柔性变形的机器人。柔性关节在承受负载或运动过程中会发生一定程度的柔性变形，这种变形会导致关节的角度和位置产生偏差，从而降低系统的整体精度，对柔性关节进行建模分析可以更准确地预测和控制其运动，从而提高机器人的工作精度和效率。
2、有一些研究者使用大变形梁的分析方法对柔性关节建模分析，maqueda和shabana利用绝对节点坐标法推导了非线性弹性力，建立大变形柔性梁的动力学模型。odhner和dollar在欧拉-伯努利梁假设的基础上，提出了一种平滑曲率弯曲模型，该模型使用了一套低阶多项式来表征柔性材料形变后的形态。xu等人基于绝对节点坐标法提出了一种高阶梁模型用于分析不可压缩的非线性硅胶关节变形问题，并对硅胶关节的自由落体运动进行了实验研究并进行了相应的仿真，实验结果显示高阶梁模型仿真结果在硅胶关节形变较大时依然与实验数据吻合良好。此类方法对柔性关节形变曲线拟合效果较好，但目前仅关注柔性关节在单一牵引力(如拉力、重力)下的形变特性。
3、然而，当前柔性关节的分析方法未考虑机器人构型与环境交互后，存在运动约束和接触力约束时柔性关节的运动和受力特性。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出一种柔性手爪模型分析方法，分析抓取任务中柔性手爪与物体交互时的力学模型，探索柔性手爪适应性和安全性的工作原理，为不依赖精确感知信息的柔性手爪控制方法提供理论支撑
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、一种柔性手爪模型分析方法，柔性手爪至少包含两个对称的柔性关节，包括以下步骤：
4、构建柔性手爪与待取物体之间的尺寸约束和受力约束，其中，所述尺寸约束至少包括待取物体的宽度，柔性关节的形变方式，以及驱动绳位移，所述受力约束至少包括柔性手爪与待取物体之间的接触力，以及驱动绳拉力；
5、根据柔性关节的材料硬度，确定柔性关节的形变方式在所述受力约束下的映射关系；
6、对于一个特定的抓取任务，待取物体的宽度设置为已知的固定值，在控制过程中选取驱动绳位移作为控制量，柔性手爪与物体之间的接触力作为未知量，构建唯一映射关系。
7、在一些实施方式中，所述尺寸约束为：
8、l＝d(w) (1)；
9、式中，w为待取物体的宽度，d为柔性关节的形变方式，l为驱动绳位移。
10、在一些实施方式中，所述受力约束为：
11、t*r(d)+τ(d)＝f*r(d) (2)；
12、式中，t为驱动绳拉力，r为拉力力臂，τ为关节力矩，f为柔性手爪与物体之间的接触力，r为接触力力臂。
13、在一些实施方式中，所述映射关系包括：
14、g(t，f|s)→d (3)；
15、式中，g为柔性关节的材料形变映射，s为柔性关节的材料硬度。
16、在一些实施方式中，所述唯一映射关系包括：
17、l＝m(f，w|p)
18、式中，p为柔性手爪的参数集合。
19、本专利技术的有益效果为：利用柔性材料非线性形变的特点，建立柔性手爪与物体之间的接触与驱动绳位移之间的映射，避免抓取执行时对触觉传感器的依赖，有利于降低非封闭场景中抓取机制的设计成本和控制复杂度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种柔性手爪模型分析方法，柔性手爪至少包含两个对称的柔性关节，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的柔性手爪模型分析方法，其特征在于，所述尺寸约束为：
3.如权利要求2所述的柔性手爪模型分析方法，其特征在于，所述受力约束为：
4.如权利要求3所述的柔性手爪模型分析方法，其特征在于，所述映射关系包括：
5.如权利要求4所述的柔性手爪模型分析方法，其特征在于，所述唯一映射关系包括：
【技术特征摘要】
1.一种柔性手爪模型分析方法，柔性手爪至少包含两个对称的柔性关节，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的柔性手爪模型分析方法，其特征在于，所述尺寸约束为：
3.如权利要求2所述的柔性手爪...
【专利技术属性】
技术研发人员：仵沛宸，高杨，崔国伟，帅威，李莹莹，陈小平，
申请(专利权)人：广东省科学院智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：
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