[发明专利]一种光电触觉传感柔性机器人手指及使用方法

说明书

本发明公开了一种光电触觉传感柔性机器人手指及使用方法，包括：手指网络结构；手指网络结构的受力面上布设有至少一根光纤；在手指网络结构的中部区域去除部分光纤，留出空腔；在光纤的手指网络结构表面设有硅胶层。本发明在手指网络结构上布设多根光纤来传导光线，进行本体感知；在光纤表面铸一层硅胶层来固定光纤位置，隔绝环境光干扰，增加接触摩擦力，提高抓取可靠性；在手指网络结构的中间区域去除部分光纤，留下小段空腔，提高光强变化随手指变形的灵敏度。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种光电触觉传感柔性机器人手指及使用方法。

背景技术

现有技术“Van Meerbeek I M,De Sa C M,Shepherd R F.Soft optoelectronicsensory foams with proprioception[J].Science Robotics,2018,3(24).”提出了一种使用光电传感器作硅胶棒本体感知的技术方案，但其针对软体硅胶棒的变形方式有局限性，只能对于特定的变形方式(弯曲和扭转)作出预测值。而在实际接触过程中，软体硅胶棒的变形情况比较复杂，上述预测模型无法对真实情况的变形做出实时预测。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种光电触觉传感柔性机器人手指及使用方法。

本发明公开了一种光电触觉传感柔性机器人手指，包括：手指网络结构；

所述手指网络结构的受力面上布设有至少一根光纤；

在所述手指网络结构的中部区域去除部分光纤，留出空腔；

在所述光纤的手指网络结构表面设有硅胶层。

作为本发明的进一步改进，所述手指网络结构为空间三维网络结构，所述空间三维网络结构基于节点的位置并采用连杆在空间中进行有序组合。

作为本发明的进一步改进，所述手指网络结构使用TPU软体材料3D打印制作而成。

作为本发明的进一步改进，所述硅胶层为添加有黑色素的黑色硅胶层，硅胶与黑色素的重量比为20:1。

作为本发明的进一步改进，所述光纤的进光端设有光源、出光端设有光敏电阻。

作为本发明的进一步改进，所述光源为出射520-525nm波段光的LED灯。

本发明还公开了一种光电触觉传感柔性机器人手指的使用方法，包括：

在所述光电触觉传感柔性机器人手指与物体接触的过程，基于所述光敏电阻接收到的光强变化，实时预测触觉信息；其中，所述触觉信息包括接触力、力矩和接触位置。

作为本发明的进一步改进，所述实时预测触觉信息，具体包括：

获取实际测试的数据集，所述数据集的每组数据包括：光强变化、接触力、力矩和接触位置；

以所述光强变化作为输入，接触力、力矩或接触位置作为输出，基于所述数据集训练机器学习模型；其中，所述机器学习模型包括线性模型、决策树模型、随机森林模型和支持向量机模型；

在所述光电触觉传感柔性机器人手指与物体接触的过程中，基于所述光敏电阻实时获取所述光电触觉传感柔性机器人手指的光强变化；

将实时的光强变化输入至训练好的机器学习模型中，实时预测所述触觉信息。

作为本发明的进一步改进，训练模型所用的数据集使用六轴力传感器来采集，使用机械臂推动所述光电触觉传感柔性机器人手指使其变形并记录当时的光强变化、接触力、力矩和接触位置；