[发明专利]一种基于视觉的多阵列点三维力测量方法及其装置

说明书

本发明提供一种基于视觉的多阵列点三维力测量方法及其装置，该方法包括：获取柔性透明微柱阵列受三维力作用后的形变图像，将形变图像输入至解耦网络模型，输出所述三维力的感知数据。解耦网络模型是基于柔性透明微柱阵列受标准三维力作用后的样本形变图像以及对应的识别标签进行训练后获得的。该装置包括：图像传感器、柔性透明微柱阵列和图像处理单元。本发明提供的基于视觉的多阵列点三维力测量方法及其装置，通过采集柔性透明微柱阵列的形变图像，使用神经网络等智能算法基于该形变图像，完成对三维力解耦，最终实现三维力的测量，实现了传感器的小型化和高度集成化，对侧向力的检测灵敏，并且解耦方便的优点。

技术领域

本发明涉及智能感知技术领域及柔性触觉传感器领域，更具体地，涉及一种基于视觉的多阵列点三维力测量方法及其装置。

背景技术

随着自动化技术的高速发展，研究单维的正压力传感器的技术相对成熟，但是无法完成对于空间多维力的精确测量成为制约工业自动化的一个瓶颈。比如，在智能机器人应用方面，如果需要机器人精准地完成各种精细、高难度的工作时就必须要求其能够精确检测空间多维力，并要求测量装置在兼顾三维力测量的同时，其触觉传感器像真正的人手一样具有柔韧性，因此，柔性三维力触觉传感器的研制迫在眉睫。

目前，柔性三维力传感器，目前主要有应变式、压电式、电容式和压阻式这几类，其中，应变式传感器普遍柔性较差，不适合机器人的柔性皮肤；压电式传感器虽然具有工作稳定、对外力响应灵敏的优点，但由于其有较大的内部阻力，从而仅适用于测量有限的动态力，而无法测量静态力；电容式传感器由于体积的限制，以致其传感电容往往较小，造成测量极容易受到寄生电容的干扰，并且其用于精确的测量电路也较为复杂，大大限制了其在实际中的应用；电阻式传感器内部交叉点多，引线复杂，这就使得其对于三维力的解耦困难。

因此，提供一种小型化、检测灵敏度高，并且解耦方便的柔性三维力检测方法及装置，对实现人工触觉的有着深远意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于视觉的多阵列点三维力测量方法及其装置。

一方面，本发明实施例提供一种基于视觉的多阵列点三维力测量方法，包括：获取柔性透明微柱阵列受三维力作用后的形变图像；将获取到的形变图像输入至解耦网络模型，输出三维力的感知数据；其中，解耦网络模型是基于柔性透明微柱阵列受标准三维力作用后的样本形变图像以及对应的识别标签进行训练后获得的，该识别标签是根据标准三维力预先确定的，并与上述样本形变图像一一对应。

本发明实施例的另一方面提供一种基于视觉的多阵列点三维力测量装置，该装置包括：图像传感器、柔性透明微柱阵列和图像处理单元；其中，柔性透明微柱阵列有多个柔性透明微柱组成；柔性透明微柱在三维力的作用下发生形变和弯曲；图像传感器用于采集柔性透明微柱阵列发生形变和弯曲后的图像；图像处理单元至少包括解耦网络模块，解耦网络模块用于根据获取的图像，进一步获取三维力的感知数据。

本发明提供的基于视觉的多阵列点三维力测量方法及其装置，通过采集柔性透明微柱阵列的形变图像，使用神经网络等智能算法基于该形变图像，完成对三维力解耦，最终实现三维力的测量，实现了传感器的小型化和高度集成化，对侧向力的检测灵敏，并且解耦方便的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于视觉的多阵列点三维力测量方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的基于视觉的多阵列点三维力测量方法中的柔性透明微柱在受到水平力在X轴和Y轴的分配原理图；