[发明专利]基于多传感器信息融合的软抓取机械手控制方法

摘要

本发明公开了一种基于多传感器信息融合的软抓取机械手控制方法，其方法为：步骤一、利用PVDF传感器感受动态应力；步骤二、控制器将各个舵机角度值以及各个PVDF传感器采集到的压电信号值传给上位机；步骤三、环境温度若在机械手工作温度范围内；步骤四、实现机械手自调整软抓取的功能。有益效果：采取合适的抓取方式，达到自调整软抓取物体的目的，最终实现机械手仿生的功能。

主权项

1.一种基于多传感器信息融合的软抓取机械手控制方法，其特征在于：其方法如下所述：步骤一、利用PVDF传感器采集到电荷信号后经过信号调理电路转换为电压信号，在控制器中，对信号进行分析：突起波峰的形状，这是触觉信号，滑动可以看成是多次碰触的结果，则滑觉经信号调理电路后输出的信号形状为多个连续的波峰，而热觉信号则是一个相对于触觉信号上升比较缓慢下降时间也相对较长的波峰形状，就是热觉信号；首先进行热觉判断，如果高于设置的热觉阈值，则证明物体温度过高，控制机械手放弃抓取，若否，则进行抓取；步骤二、利用matlab建立物体三维模型，以机械手腕左侧为原点，手指方向为x轴，垂直掌心向外为y轴，在原点处再引出z轴，其中z轴在水平方向与y轴垂直，z轴在竖直方向与x轴垂直，建立三维坐标系，控制器将各个舵机当前的角度值通过串口传送给上位机，对大量舵机角度值与位置值x、y、z分别进行数据拟合，得到当0°<θ<108°时:x＝‑0.1048×θ+17.4y＝1‑0.008×θ²+0.921×θ+2.8095当θ>108°时,机械手指达到最大弯曲程度，故位置不会再变动，在机械手整个抓取过程中，z轴坐标一直不变，上位机不断读取控制器传来的五个舵机的角度状态，matlab读取数据，实时更新图像，使得该三维坐标达到实时显示当前五个机械手指状态的目的，实时显示机械手在抓取物体时的信号，控制器将机械手抓取物体时的各个手指上的信号传给上位机，上位机接收到下位机传来的数据，同时在一幅图里实时显示当前机械手各个手指的信号状态，通过机械手各个手指在空间的状态及其手指信号状态，可大致反映出所抓取物体的形状；步骤三、由步骤一判断的环境温度若在机械手工作温度范围内，接下来机械手慢慢靠近被抓取物体，如果检测到触觉则证明两者发生接触，由采集到的多路触觉信号经数据融合后判断当前物体在机械手中的相对位置，得到空间信息，控制器综合物体空间信号和手指触滑觉信号，分析获得物体的大致形状与实际的触滑觉状态；步骤四、得到触滑觉状态后，若滑动正在发生，位于不同位置的舵机在接到中央处理器的控制信号后，控制机械手动作，机械手尝试抓起物体，通过对各个传感器信号分离得到的五路滑觉信号数据进行融合判断，得到当前物体整体的滑动状况，通过调整各个机械手指的驱动力，使得整个物体相对于机械手趋于静止，此时各个机械手对物体的力度相对均匀，机械手在未完成抓取物体时，根据工作指令调整抓取方式，最终成功抓取物体，实现最优软抓取的目的。