[发明专利]一种气动软体手控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种气动软体手控制系统，其特征在于：包括控制器、功率放大器、运算放大器、气压传感器、弯曲传感器以及上位机，其中，气压传感器设于与气动软体手内腔相通处，其信号线接至控制器的输入端；弯曲传感器贴覆于气动软体手弯曲部位内侧，其信号线经运算放大器接至控制器的输入端；控制器与上位机进行双向通讯连接，控制器根据上位机的控制指令输出PWM信号经功率放大器送至气动部件，驱动气动软体手动作；

手指内侧附有防止手指产生径向膨胀的不可收缩纤维层；

弯曲传感器贴覆于气动软体手的一个手指弯曲部位内侧，与手指相对位置保持不变；

包括上位机控制程序和气动软体手控制程序，上位机控制程序包括弯曲-压力检测子程序和弯曲-直径检测子程序，其中弯曲-直径检测子程序控制过程如下：

上位机发送指令，控制器接收上述指令并产生PWM信号，驱动气动软体手弯曲变形；

判断驱动气动软体手内腔压力是否达到期望值；

如果没有达到期望值，则气动软体手继续产生弯曲运动；

通过弯曲-压力关系模块计算预测弯曲值；

当预测弯曲值大于实测弯曲值时，气动软体手停止运动，记录弯曲值；

通过弯曲-直径关系模块计算得到物体直径，并在上位机显示；

气动软体手复位到初始状态，一次弯曲-直径检测过程结束；

弯曲-压力检测子程序控制过程如下：

气动软体手产生弯曲运动后，判断驱动气动软体手内腔压力是否达到最大值；

如果没有达到最大值，则气动软体手继续产生弯曲运动；

通过弯曲-压力关系模块计算预测弯曲值；

当预测弯曲值大于实测弯曲值时，记录实测弯曲值，通过弯曲-压力关系模块得到期望压力值，并将其乘以权重系数，得到稳态抓取压力值；

判断是否达到需求的稳态抓取时间；

如果达到需要的稳态抓取时间，则一次弯曲-压力检测过程结束；

弯曲—压力关系模块通过MATLAB软件拟合得到，具有以下关系式

(1)

其中，为弯曲值，为压力值，、均为拟合参数值；

或者，弯曲—直径关系模块通过MATLAB软件拟合得到，具有以下关系式

(2)

其中，为弯曲值、为直径值，、、均为拟合参数值。

2.按权利要求1的所述的气动软体手控制系统，其特征在于：气动软体手为3~5指。

3.按权利要求1的所述的气动软体手控制系统，其特征在于：当预测弯曲值大于实测弯曲值，则转至上位机发送指令，控制器接收上述指令并产生PWM信号，驱动气动软体手弯曲变形步骤；

或者，如果驱动气动软体手内腔压力已达到期望值，则气动软体手复位到初始状态，则转至上位机发送指令，控制器接收上述指令并产生PWM信号，驱动气动软体手弯曲变形步骤。

4.按权利要求1的所述的气动软体手控制系统，其特征在于：如果没有达到需要的稳态抓取时间，判断气动软体手内腔压力是否达到稳态抓取压力值；

如果气动软体手内腔压力达到稳态抓取压力值，则保持由上位机向控制器发送保持压力指令，转至判断是否达到需求的稳态抓取时间步骤。

5.按权利要求1的所述的气动软体手控制系统，其特征在于：

如果预测弯曲值不大于实测弯曲值，则转至气动软体手产生弯曲运动步骤；

或者，如果驱动气动软体手内腔压力已达到最大值，则气动软体手复位到初始状态，转至气动软体手产生弯曲运动步骤。