[发明专利]一种机械手抓取力度控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种机械手抓取力度控制方法及装置。控制方法为：振动激励源对机械手进行振动激励，使振动传感器获取初始时振动激励响应信号，并对其进行模态分析，获取初始固有模态参数；机械手触摸被抓取物体，使振动传感器接收到触摸时振动激励响应信号，并对其进行模态分析，获取机械手触摸模态参数；机械手加力夹紧被抓取物体，使振动传感器接收到加力时振动激励响应信号，并对其进行模态分析，获取机械手加力夹紧模态参数；循环执行上一步骤，并对相邻两次加力夹紧模态参数进行分析比较，直至机械手继续加力夹紧而机械手模态参数不再发生变化，得到机械手夹持模态参数。本发明具有结构方式多样，实施容易、制作加工容易的特点。

技术领域

本发明涉及智能机械手领域，特别是一种机械手抓取力度控制方法及装置。

背景技术

机械手无损抓取物体时需要对夹持力度进行控制。传统的振动式触觉传感器的机械手在接触和夹持抓取物体过程时，其传感机理是被动振动式触觉，机械手控制单元根据被夹持物体是否滑动产生摩擦振动信号而确定是否增加机械手夹持力度。该传感机理典型的运行方式为：首先机械手进行抓握运动，使夹持器与被夹持物体表面接触，机械手上的振动式传感器检测得到一个接触脉冲信号后，机械手提起运动。如果机械手夹持力不足，被夹持物体滑动产生摩擦振动，振动式传感器检测到振动信号并输出到机械手控制单元，控制单元分析确定振动信号后增加夹持力度，启动机械手再次提起，再根据能否检测到振动信号分析判断是否继续增加夹持力度，此过程反复循环直至机械手夹持力足够大，被夹持物体不再滑动，最终完成物体力度控制抓取。

采用传统被动振动式触觉传感机理的机械手，抓取过程中采样连续性及信号稳定性差，获取接触和抓取过程信号时存在的主要问题有：机械手与物体的接触信号一般是一个瞬态脉冲信号，易受外界干扰和误判；进行力度控制抓取时，由于依靠机械手提起运动与被夹持物体产生摩擦，被动地产生和获取接触和滑动信号，一旦机械手运动不稳定或停止，滑动信号便随之不稳定或消失，影响接触和滑动信号的采样和处理及对机械手进行实时程序控制。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种机械手抓取力度控制方法及装置。本发明将机械手、被抓取物体与传感有机结合，构成一个变模态机械控制系统，其具有结构方式多样，以及实施容易、结构简单、材料选择范围广、制作加工容易的特点。

本发明的技术方案：一种机械手抓取力度控制方法，包括下述步骤：

a.振动激励源对机械手进行振动激励，同时将机械手与振动传感器耦合，使振动传感器获取初始时振动激励响应信号；

b.对初始时振动激励响应信号进行模态分析，获取和保存空载机械手初始固有模态参数；

c.机械手触摸被抓取物体，使振动传感器接收到触摸时振动激励响应信号，对触摸时振动激励响应信号进行模态分析，获取和保存机械手触摸模态参数；

d.机械手加力夹紧被抓取物体，使振动传感器接收到加力时振动激励响应信号，对加力时振动激励响应信号进行模态分析，获取和保存机械手加力夹紧模态参数；

e.循环执行步骤d，并对相邻两次加力夹紧模态参数进行分析比较，直至机械手继续加力夹紧而机械手模态参数不再发生变化，得到和保存机械手夹持模态参数；

f.机械手夹持模态参数所对应的夹持力度确保被抓取物体的稳固夹持。

前述的机械手抓取力度控制方法中，所述的模态分析进行前，先对相应的振动激励响应信号进行降噪滤波处理。

前述的机械手抓取力度控制方法中，模态分析与模态分析结果是力度控制抓取过程状态与力度控制抓取完成的判断标准。

前述的机械手抓取力度控制方法所用装置，包括均设置于机械手上的振动激励源和振动传感器，振动传感器与调理电路模块电连接，调理电路模块与模态分析模块电连接，模态分析模块与机械手夹持器驱动模块电连接；