[发明专利]基于柔性阵列式触觉传感器的三维力解耦方法

说明书

本发明涉及一种基于柔性阵列式触觉传感器的三维力解耦方法，属于触觉传感器力解耦技术领域，包括以下步骤：S1：利用阵列式触觉传感器采集沿不同方向的受力的数据；S2：将采集到的不同方向的压力数据作为触觉传感器的受力数据，根据力的角度对力值进行分解，再将分解到的沿X，Y，Z三个方向的分力数据输入到基于天牛须的优化的神经网络中进行训练构建三维力解耦模型；S3：将实时采集到的触觉传感器受力数据输入到三维力解耦模型中进行三维力的解耦，得出触觉传感器在X,Y,Z三个方向上的受力情况。本发明避免了BP神经网络的局部最优等缺陷。使得触觉传感器在三维力解耦在实时性和准确率上有了良好的改善。

技术领域

本发明属于三维力解耦技术领域，涉及一种基于柔性阵列式触觉传感器的三维力解耦方法。

背景技术

对机械手进行受力检测，是机械手在进行软抓取的过程顺利进行的基础，检测三维方向的力可充分的反应物体的受力信息，当前机械手在实现软抓取的过程中传感器和三维力解耦算法方面还存在复杂度过高，解耦精度不足等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于柔性阵列式触觉传感器的三维力解耦方法，利用对触觉传感器施加不同方向的力采集到的数据，通过对使用基于天牛须搜索算法优化的 BP神经网络模型，精准的对力进行三维解耦。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于柔性阵列式触觉传感器的三维力解耦方法，包括以下步骤：

S1：利用阵列式触觉传感器采集沿不同方向的受力的数据；

S2：将采集到的不同方向的压力数据作为触觉传感器的受力数据，根据力的角度对力值进行分解，再将分解到的沿X，Y，Z三个方向的分力数据输入到基于天牛须的优化的神经网络中进行训练构建三维力解耦模型；

S3：将实时采集到的触觉传感器受力数据输入到三维力解耦模型中进行三维力的解耦，得出触觉传感器在X,Y,Z三个方向上的受力情况。

进一步，步骤S1包括以下步骤：

S101：将触觉传感器与单片机连接，单片机连接至上位机；

S102：开启上位机内的上位机程序，选择连接参数；

S103：上位机向单片机发送采集指令；

S104：单片机采集数据并进行滤波去噪，将数据发送至上位机；

S105：上位机程序校验数据并存储，继续发送采集指令。

进一步，步骤S2包括以下步骤：

S201：确定BP神经网络的结构为：输入层M个神经元，隐含层N个神经元，输出层S个神经元；则天牛须算法的搜索空间维度为K＝M*N+N*S+N+S；

S202：初始化天牛参数，x表示天牛质心坐标，x_l表示天牛左须坐标，x_r表示天牛右须坐标，d₀表示两须之间的距离，dir表示右须指向左须的向量，初始状态下，天牛的初始位置为

x＝rands(k,1)；

S203：步长因子step用于控制天牛的搜索能力，初始状态下，步长设置得较大，使其有较大的搜索区域且不陷入局部最优解；

step＝c*d₀

其中c为常数；

S204：dir是右须指向左须的向量，为随机的，因此创建天牛须朝向的随机向量：

dir＝ranks(k,1)

对dir进行归一化处理