[发明专利]一种基于控制电流的灵巧手指面压力控制方法

说明书

本发明公开了一种基于控制电流的灵巧手指面压力控制方法，包括有连杆式灵巧手指，在灵巧手指的末端安装有力传感器，灵巧手指的始端通过键杆连接直流驱动电机，通过电流传感器检测直流驱动电机的输出电流，分别通过力传感器和电流传感器获取实验数据；将得到实验数据进行Savitzky‑Golay滤波处理，将滤波处理之后的数据进行拟合，得出指面压力和输出电流满足三阶多项式关系。本发明可应用于先进灵巧手的机械机构和程序设计，使其在灵巧手的设计控制过程中避免了对外置力传感器或触觉传感器的依赖，从而减少了对机械结构的变动，降低了设计生产成本与复杂程度，并且提高了控制精度。

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，尤其涉及一种基于控制电流的灵巧手指面压力控制方法，是利用设计的键杆结构特征灵巧手的控制电流与指面输出压力的实验建模曲线，基于电机控制电流控制远指节指面压力。

背景技术

随着工业自动化的不断进步，人们对于物料的抓取需要更高的精度，一种模仿人手的机械抓取机构--灵巧手产生。为了实现人们对物体精确控制抓取的目的，普遍方法是在灵巧手的手指布置力传感器，实现抓取物料时对力的感知，进而调整控制输出。但是，传统增加力传感器，会增加灵巧手机械结构的设计难度，并且，增加的力传感器会占用灵巧手结构空间，使其结构更加复杂。并且，噪声难以抑制。因而如何设计灵巧手，降低设计难度，并且改善控制方法，提高控制精度，降低设计生产成本，是人们十分关注的问题。

在对直流电机连杆机构数学模型分析之后，发现对电机的输入控制电流和连杆远端力矩输出存在确定的对应关系，运用这种对应关系，可将控制电流检测出来，以此来控制或检测输出力矩，无疑为灵巧手的设计和控制提供了新的思路。

因此，本专利根据这种数学模型使用了一种灵巧手，并设计试验，设法拟合出了精确的对应函数曲线。通过实验结果结果可知，这一函数曲线能够反应电机输入控制电流和灵巧手指面压力的较为精确对应关系。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于控制电流的灵巧手指面压力控制方法。为了增加灵巧手的控制精度，降低设计生产成本，提供了一种机械结构为键杆且控制方式是基于控制电流的灵巧手指面压力控制及其设计方法，并应用于灵巧手的设计与控制中。

通过设计实验，对灵巧手输入控制电流和指面压力精确拟合，得到拟合方程，将拟合方程应用于灵巧手的控制过程中，并改进机械结构和确定控制参数。

本发明采用的技术方案是：

一种基于控制电流的灵巧手指面压力控制方法，包括有连杆式灵巧手指，在灵巧手指的末端安装有力传感器，灵巧手指的始端通过键杆连接直流驱动电机，通过电流传感器检测直流驱动电机的输出电流，分别通过力传感器和电流传感器获取实验数据；将得到实验数据进行Savitzky-Golay滤波处理，将滤波处理之后的数据进行拟合，拟合结果是指面压力和输出电流满足三阶多项式关系，拟合方程如下：

F＝2.202×10^-7Ι³-1.272×10^-4Ι²+0.0271I-1.159

其中，F为指面压力，I为输出电流；通过得到的指面压力和输出电流的三阶多项式关系和改变直流驱动电机的输出电流，实现指面压力的控制。

所述的连杆式灵巧手指包括有近指节、中指节和远指节，所述的近指节的始端通过键杆连接直流驱动电机圆摇臂的输出端，近指节的始端内侧通过近指关节转动连接有固定板，固定板的端部与中指节的始端之间连接有S型推杆，中指节靠近始端的部位与近指节的末端通过中指关节转动连接，中指节的末端与远指节的始端通过远指关节转动连接，远指节的始端与近指节的末端之间还连接有弧形推杆，所述的力传感器安装在远指节的末端内侧。

所述的力传感器采用SBT760E型高精度机械手专用型微型力传感器；所述的电流传感器采用BJHCS-LSP型高精度霍尔电流传感器。