[发明专利]在指根处具有多力感测的机器人抓持装置

说明书

技术领域

本发明整体涉及一种机器人抓持装置。更加具体地，本发明涉及一种这样的机器人抓持装置，所述机器人抓持装置具有用于触觉反馈系统的改进的感测能力。

背景技术

远程控制机器人系统日益广泛地应用在这样的领域，在这些领域中，人类可能会承受危险或者其它令人不愉快的工作环境。机器人系统的一个重要部件是抓持装置或者夹持件，其用于抓持待被提升、移动或者搬运的物体。通常，抓持装置包括一根或多根机器人手指，能够通过致动器使机器人手指运动，以执行这些抓持操作。提供了用户接口，以允许操作者控制机器人手指的运动。

一些机器人系统包括触觉接口，所述触觉接口依赖来自机器人的传感器数据，以在用户接口处产生触觉反馈力。触觉反馈力旨在向用户提供有利于控制机器人系统的操作的触觉反馈。例如，在抓持装置的情况下，传感器能够测量由机器人手指施加于物体的力。这个关于力的信息传递给控制系统，在所述控制系统处，该信息被用于确定待在用户接口处给出的触觉反馈力。

一些抓持装置通过测量致动器作用力来估计由机器人手指施加的力。例如在美国专利No.7,168,748中公开了这种系统。然而，这种布置方案所存在的一个问题是，其不能感测施加的力的方向。例如在美国专利No.5,092,645中公开的其它系统在机器人手指上设置了触觉垫来测量由机器人手指施加的力。

发明内容

本发明涉及一种机器人抓持装置和用于测量施加到机器人抓持装置的力的方法。抓持装置包括至少第一和第二机器人手指，每根所述机器人手指均具有细长形式。机器人手指中的每一根均具有：近端，在所述近端处所述机器人手指接合致动器；和远端，所述远端包括夹持表面。致动器响应一个或多个控制信号，用于施加致动器力，所述致动器力使机器人手指根据抓持行为运动。例如，抓持行为能够减小相对的第一和第二夹持表面之间的距离。第一力传感器在近端和远端之间布置在第一机器人手指上且毗邻近端。第一力传感器构造成用于感测施加到第一机器人手指的远端的操作力。在一些实施例中，第一力传感器构造成用于感测关于至少三个空间方向的操作力。空间方向中的至少一个能够基本与第一机器人手指的细长长度对准。

第二力传感器在近端和远端之间布置在第二机器人手指上并且毗邻近端。在这个实施例中，第一力传感器和第二力传感器分别感测施加到第一和第二机器人手指的第一和第二操作力。根据本发明的一个方面，通过第一和第二力传感器中的每一个沿着至少三个空间方向测量这些力。更加具体地，第一力传感器相对于第一坐标系感测第一操作力，而第二力传感器相对于不同的第二坐标系感测第二操作力。第一坐标系的至少一根轴基本与第一手指的细长长度对准。第二坐标系的至少一根轴基本与第二手指的细长长度对准。

来自第一和第二传感器的信息传递到数据处理系统。数据处理系统使用代表第一和第二操作力的数据来确定由抓持装置施加的夹持力。夹持力信息用于产生触觉反馈控制信号，以在用户接口处产生触觉响应。数据处理系统能够将第一操作力（第一坐标系的第一操作力）和第二操作力（第二坐标系的第二操作力）转化到共用的第三坐标系。因此，如果抓持装置附接到机器人臂，则能够确定机器人臂上的工作力。第三坐标系能够包括基本与机器人臂的细长长度对准的轴。数据处理系统能够使用工作力信息，以产生其它触觉反馈控制信号，以用于在用户接口处产生触觉响应。

附图说明

将参照以下附图描述实施例，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是机器人抓持装置的实施例的透视图；

图2A是图1中示出的机器人抓持装置的实施例的透视图，其中，移除了手指，以便图解指根和力传感器的位置；

图2B是图2A的由虚线环绕的部分的细节图；

图3是图1中示出的机器人抓持装置的实施例的透视图，其示出了用于机器人抓持装置的多种部件的力线图；

图4图解了应用图3的机器人抓持装置的无人地面车辆（UGV）；

图5图解了应用由通过图4的UGV测量的操作力数据获得的触觉反馈数据的控制器；

图6是示出了控制器的其它特征的详细的方块图。

具体实施方式