【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人学，尤其涉及一种三指柔性手爪装置及触视觉检测方法。
技术介绍
1、现有的传统的机械手爪主要以刚性材料为基础，设计初期侧重于抓取规则形状的物体，具有较高的稳定性和强度，典型的手爪设计包括：(1)两指手爪(夹钳式)：这种设计结构简单，主要用于工业生产线上，抓取形状规则的物体，如箱子或圆柱体；(2)三指或多指手爪：为了提升抓取灵活性，部分手爪采用三指或多指设计，能够更好地抓取不规则形状的物体，这类手爪通常用于需要较高精度的装配任务中。
2、由于手爪采用刚性结构，它们在抓取易碎或柔软物体(如玻璃制品、食物等)时可能产生过大的抓取力，导致物体损坏或变形，传统手爪缺乏精确的力反馈调控系统，很难实现对不同材质物体的灵敏调整，在处理多种类型物体时，通常需要精确的预先编程，手爪缺乏自适应能力，无法自动根据物体的形状、大小或材质调整抓取方式，这种依赖精确定位的方式在动态环境或复杂场景中表现欠佳，缺乏触觉、力反馈或视觉传感器，使得它们无法实时感知抓取过程中物体的变化，没有感知能力意味着手爪在抓取过程中不能适时调整力或动作，增加了误操作的风险，尤其是在处理不确定或动态的环境中。
3、因此，针对上述容易对物体易造成损坏、自适应能力差和缺乏感知能力问题，可以设计一种具有轻柔抓持能力、自适应性和感知能力的装置。
技术实现思路
1、为了克服容易对物体易造成损坏、自适应能力差和缺乏感知能力问题。
2、本专利技术的技术方案为：一种三指柔性手爪装置，包括有手掌部分
3、手掌部分包括传感组件、蒙皮组件和连接固定机构；传感组件包括外壳体；外壳体内侧由内向外依次安装有内置摄像头和rgb光条；外壳体左端安装有充气口；蒙皮组件包括安装于外壳体右端的蒙皮固定环；蒙皮固定环内侧安装有薄膜蒙皮；连接固定机构包括活动连接于外壳体右端的固定圆环；固定圆环和外壳体外侧活动连接有环形等距分布的卡座；卡座右端固定连接有固定座；固定圆环和外壳体通过紧固件固定连接；
4、手指部分包括传感模组和橡胶半透明手指；传感模组和手掌部分通过铰链机构相连；橡胶半透明手指套在传感模组的端头；
5、手爪装置装在机械臂末端或是其他结构上进行工作。
6、作为优选，rgb光条由嵌入在带条中的小型led组成。
7、作为优选，传感模组靠近橡胶半透明手指指尖的一段安装有摄像头；卡座、固定座和橡胶半透明手指一一对应；橡胶半透明手指的数量为3个。
8、作为优选，橡胶半透明手指和传感模组之间粘连连接。
9、作为优选，固定座和传感模组铰接；固定座和传感模组之间通过安装舵机进行活动。
10、作为优选，薄膜蒙皮和橡胶半透明手指表面均打印有分布均匀的标记点。
11、三指柔性手爪装置触视觉检测方法，其包括如上述所述的三指柔性手爪装置，其步骤如下：
12、步骤一：启动设备
13、启动装置，确保所有设备正常运行，并准备进入检测状态，气体从外壳体后部的充气口充入，将薄膜蒙皮鼓起，同时传感组件和蒙皮固定环共同作用，把薄膜蒙皮鼓起的形状固定在合适位置；
14、步骤二：放置物品
15、将被检测物体放在手爪装置中，在这一过程中，三根橡胶半透明手指和手掌部分将与物体表面接触，为后续的数据采集做好准备；
16、步骤三：数据采集
17、在装置与被检测物体接触的过程中，实时感知和记录接触表面的各种力学数据和纹理信息，rgb光条照射传感组件表面，内部的内置摄像头捕捉图像收集数据，当薄膜蒙皮和外界物体接触时，薄膜蒙皮会变形，反映出接触面的3d形状和纹理，与此同时打印的标记会发生位移，根据这个位移可以得出施加在传感组件表面力的数据和纹理的数据，传感模组靠近橡胶半透明手指的一段有一个摄像头用于从橡胶半透明手指内部捕捉图像、分析手掌的形变，从而计算出橡胶半透明手指受到的力及其部位，同时检测出检测对象的纹理数据；
18、步骤四：数据处理与分析
19、采集到的力学数据和纹理数据将通过高速数据传输通道传输至计算机或中央处理单元进行处理和分析，在处理过程中，计算机首先解析力学数据，包括接触力的大小、方向及作用点的变化，从而推断物体的硬度、柔软度及对不同力度的反应，同时，纹理数据也会被同步分析，通过对表面粗糙度、摩擦力、振动反馈信息的处理，生成物体表面的细节模型，综合分析力学数据和纹理数据后，系统能够重建物体的形状轮廓、边缘细节及表面结构，最终，计算机不仅能够识别物体的材质和表面特性，还能推断出物体的几何形状、大小及复杂的表面纹理特征。
20、作为优选，步骤三中力学数据包括接触力的大小、方向和分布情况；纹理信息包括但不限于粗糙度、光滑度和摩擦系数。
21、本专利技术的有益效果：
22、1、手爪装置凭借其轻柔的抓持能力、自适应性和感知能力，在多个领域展示了应用潜力，在检测物品表面瑕疵、物体分类与检测和精细物体支撑等领域均可以被广泛使用，该方法能够高效、准确地检测并分析物体的物理特性和表面结构，利用触视觉传感装置，机器人系统提升了操作的精度和灵活性，并显著增强了与不同材质物体交互的能力，多模态的实时数据采集与计算分析技术，为机器人抓取、物体分类和环境感知提供了强有力的技术支持；
23、2、机械爪可托住物品并感知其重量或表面特征，帮助判断物品表面是否有瑕疵、是否需要进一步处理，可以用于支撑敏感或脆弱的样品，同时通过触觉传感器监测样品表面的细微变化；
24、3、利用三指的分布特性，该机械爪适合用于自动化分拣和分类任务，它可以通过托举物体并利用触觉传感器，检测物体的材质、形状和重量信息，适用于工业或废品分类系统，在自动化生产线中，机械爪能够托住产品，通过触觉反馈分类不同的材料，如金属、塑料或木材等，在垃圾分类中，机械爪可以检测物品的重量和材质，帮助机器人准确分类回收；
25、4、由于手指的对称分布设计，机械爪在支撑和处理精细物体时表现出色，适用于需要稳定性的场景，如电子元件或实验样品的支撑，在处理微小电子元件时，三指设计能够均匀支撑并避免损坏精密元件，在对实验样品进行操作时，三指设计能够稳定支撑。
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1.一种三指柔性手爪装置，包括有手掌部分和手指部分；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的三指柔性手爪装置，其特征在于：RGB光条(103)由嵌入在带条中的小型LED组成。
3.根据权利要求2所述的三指柔性手爪装置，其特征在于：传感模组(4)靠近橡胶半透明手指(5)指尖的一段安装有摄像头；卡座(301)、固定座(302)和橡胶半透明手指(5)一一对应；橡胶半透明手指(5)的数量为3个。
4.根据权利要求3所述的三指柔性手爪装置，其特征在于：橡胶半透明手指(5)和传感模组(4)之间粘连连接。
5.根据权利要求4所述的三指柔性手爪装置，其特征在于：固定座(302)和传感模组(4)铰接；固定座(302)和传感模组(4)之间通过安装舵机进行活动。
6.根据权利要求5所述的三指柔性手爪装置，其特征在于：薄膜蒙皮(202)和橡胶半透明手指(5)表面均打印有分布均匀的标记点。
7.三指柔性手爪装置触视觉检测方法，其特征在于包括根据权利要求6所述的三指柔性手爪装置，其步骤如下：
8.根据权利要求7所述的三指柔性手
...【技术特征摘要】
1.一种三指柔性手爪装置，包括有手掌部分和手指部分；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的三指柔性手爪装置，其特征在于：rgb光条(103)由嵌入在带条中的小型led组成。
3.根据权利要求2所述的三指柔性手爪装置，其特征在于：传感模组(4)靠近橡胶半透明手指(5)指尖的一段安装有摄像头；卡座(301)、固定座(302)和橡胶半透明手指(5)一一对应；橡胶半透明手指(5)的数量为3个。
4.根据权利要求3所述的三指柔性手爪装置，其特征在于：橡胶半透明手指(5)和传感模组(4)之间粘连连接。
5.根据权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：仇隽挺，励文博，景立挺，姜少飞，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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