[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及一种软抓取机械手控制方法，特别涉及一种基于多传感器信息融合的软抓取机械手控制方法。

背景技术

目前，对于机械手的研究方法主要有ADMS与MATLAB联合仿真研究，这种方法的核心是输入变量与输出变量数据的实时交换，该联合仿真方法大大提高了设计效率，降低了成本，但是这种方法仅限于理论仿真，实际系统会收到诸多外界干扰因素，且这种方法无法区分出机械手感知的触觉、滑觉和热觉。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有软抓取机械手所存在的诸多不足而提供的一种基于多传感器信息融合的软抓取机械手控制方法。

本发明提供的基于多传感器信息融合的软抓取机械手控制方法，其方法如下所述：

步骤一、利用PVDF传感器感受动态应力，当粘贴在机械手指上的多个PVDF传感器碰到物体时，压电薄膜上的电荷分布发生改变，传感器输出相应的电荷信号，经信号调理电路转化为电压信号，机械手感知触滑热觉信号时的电荷信号有不同的特征。首先进行热觉判断机械手是否处于合适的抓物环境；

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，上位机对舵机角度值进行拟合，由软件算法将舵机角度值转化为机械手指在三维空间的坐标值，利用matlab建立物体三维模型进行实时显示，同时上位机实时显示各个手指的压电信号值；

步骤三、环境温度若在机械手工作温度范围内，机械手慢慢靠近被抓取物体，检测机械手的触滑觉状态，通过机械手各个手指在空间的状态及其手指信号状态，大致反映出所抓取物体的形状；

步骤四、位于不同位置的舵机在接到中央处理器的控制信号后，带动由硬质铝合金材质机械件组装而成的机械手弯曲或伸展，实现机械手自调整软抓取的功能。

本发明的工作原理：

首先通过多个PVDF传感器得到五个手指的压电信号，各个手指压电信号在上位机上实时显示在同一幅图中，通过图像的显示，可以明确判断出各个手指的抓取力度以及分辨各个手指采集到的信号是触觉、滑觉还是热觉；然后，上位机实时显示机械手各个手指的空间位置状态，与实际机械手抓取物体状态相比较，当机械手指抓取到物体时，将上位机显示的手指空间坐标顺序相连，能大致反应抓取的物体形状；下位机将得到的物体空间位置信息与各个手指上感受到的触滑觉信号进行数据融合，得到下一步动作指令，实现机械手最优软抓取。

本发明中所述的PVDF传感器、控制器均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格不再进一步赘述，舵机为专用定制的小巧舵机，能安置在机械手掌。上位机和下位机主要为软件编程实现。

本发明的有益效果：

本发明基于多传感器数据融合方法，使机械手能够精准分析被抓物体的状态，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。本发明型在对抓取质量不均匀、形状不规则且易碎的物体应用中，作用尤为突出。能区分出触觉、滑觉和热觉的功能，且能克服现有的机械手对易碎物体难以控制抓取力度的不足，抓取易碎物体；它能感知机械手当前的抓取环境——将机械手指实时位置信息三维建模，和每个手指上采集到的压电信号值进行融合分析，可大致获得所抓取物体的实际形状，进而采取合适的方式抓取，达到自调整软抓取物体的目的。

附图说明

图1为本发明所述系统框图。

图2为本发明所述数据融合过程框图。