[发明专利]一种气体驱动器的感知方法及气体驱动系统

说明书

一种气体驱动器的感知方法及气体驱动系统，其中感知方法包括：获取气体驱动器的驱动气压；根据预先建立的感知模型对驱动气压进行智能分析，处理得到气体驱动器在驱动气压作用下的驱动量；输出气体驱动器的驱动量。在感知方法中由于仅检测驱动气压即可实现对气体驱动器的驱动量的感知功能，减少了检测数据，却同样可以通过对力和位移的感知满足与外界环境的交互要求，增强气体传感器对复杂环境的适应性。

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，具体涉及一种气体驱动器的感知方法及气体驱动系统。

背景技术

目前来说，大多数机械手都采用连杆结构来传动，伺服电机来驱动，称之为硬机械手，硬机械手往往具有很大的负载能力，稳定性也比较高。使用过程中，硬机械手结合相应的力传感器以及位移传感器就能够实现与外部环境的交互，实现对力和位移的控制。但是，对于可变形的物体以及复杂的外部环境，这个过程需要较为复杂的控制策略，此时将限制硬机械手的应用。

触觉感知是指通过接触进行测量的任何属性，包括力、粗糙度、温度等等，对于人类实现物体的抓取及操作是不可或缺的，通过触觉感知人类可以严格控制所施加的抓持力，从而实现最优的抓持，即保证手和被抓持物体之间不产生滑动的同时使抓持力不会过高。软体手可以是带气腔的气体驱动器，其作为机器人操作物体的一种末端执行器，具有良好的灵活性、适应性，以及安全的人机交互性。将触觉感知系统和软体手相结合，能用于提高抓取的稳定性和可靠性、实现物体识别、滑动检测等。软体机械手的出现满足了机械手对复杂、不规则外部环境的适应要求，并且也不需要很复杂的控制策略。主要驱动软体机械手的驱动方式有气动驱动、线驱动、可变形的记忆合金以及电活性聚合物驱动方式，而人造驱动肌肉的驱动方式目前广泛地应用在软体手中，由此可以大大降低机械手的重量，同时提高机械手能量的使用效率。

软体手特别是气体驱动器(或称柔性驱动器)，具有对不规则物体和复杂环境的良好的适应性，在人机交互、家庭服务等复杂环境中具有广泛的应用。气体驱动器作为软体手的核心系统，通过输出力驱动机械手正常工作，相较于传统的电机驱动方式，气体驱动器需要安装额外的位移传感器、力传感器以及其他辅助设备以实现类似的传统的手的控制与位移控制。当前，气体驱动器还存在一些天然的缺陷，很难满足位置的精确控制要求，以及对外界力的良好感知要求。如果在气体驱动器上安装力传感器和位移传感器，这会使得气体驱动系统变得更加复杂，不利于批量化应用软体机械手。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何提高气体驱动器对实际长度和输出力的感知性能，实现对气体驱动器更好的控制效果。为解决上述技术问题，本申请提供一种气体驱动器的感知方法及气体驱动系统。

根据第一方面，一种实施例中提供一种气体驱动器的感知方法，包括以下步骤：获取气体驱动器的驱动气压，所述气体驱动器在所述驱动气压作用下进行伸缩运动；根据预先建立的感知模型对所述驱动气压进行智能分析，处理得到所述气体驱动器在所述驱动气压作用下的驱动量；输出所述气体驱动器的驱动量。

所述根据预先建立的感知模型对所述驱动气压进行智能分析，处理得到所述气体驱动器在所述驱动气压作用下的驱动量，包括：将所述驱动气压输入第一感知层，计算得到所述气体驱动器在所述驱动气压作用下的实际长度，所述第一感知层表示驱动气压、大气压、初始气压与实际长度之间的量化关系；将所述驱动气压和所述气体驱动器的实际长度输入第二感知层，计算得到所述气体驱动器在所述驱动气压作用下的输出力，所述第二感知层表示驱动气压、气体驱动器等效参数、实际长度与输出力之间的量化关系；所述驱动量包括实际长度和/或输出力。

所述第一感知层的构建过程包括：建立所述第一感知层的量化关系，用公式表示为