[发明专利]一种机器人抓取任务的触觉感知方法

说明书

本文以薄膜压力传感器为中心搭建触觉感知系统，采用视‑触觉融合的理论，研究机器人抓取任务中的柔性体抓取问题和抓取状态的滑觉检测问题，首先视觉感知系统将使用MATLAB标定工具箱进行双目相机的标定和机械臂标定，标定完成后，采用检测效率更高的YOLOv3算法对内置的目标检测模块进行开发，并结合深度信息处理模块进行目标的三维坐标解算，完成二次开发，得到物体的坐标后，触觉感知系统将调用预采集的触觉信息库，输出合适的握力，控制机械爪进行抓握，抓取过程与基于视觉的抓取过程一致。

技术领域

本发明涉及触觉感知及柔体抓取领域，具体涉及一种机器人抓取任务的触觉感知方法。

背景技术

在应对未来机器人产业的挑战，各大国纷纷发布了相关政策。机器人行业具有跨领域，多学科的特点，可以和很多学科、很多产业相互促进发展，现在的机器人都会搭载一定数量的感知系统使机器人具备类似于人类感官的能力。

触觉感知系统在航天、工业、医疗等领域需求极为广泛，对力学特性进行有效感知，最终具有等物理属性的分类认知能力，触觉的多模态感知系统丰富了机器人的工作种类与效率。

机器人目标抓取在任务中主要应用了视觉和触觉，现在的很多触觉融合系统都会通过各种各样的抓取实验来检验感知系统的好坏，因此，通过各类传感器采集机器人工作过程中的触觉等信息，实现触觉的多模态传感器信息融合对机器人自主化研究很有价值。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对柔体抓取及抓取状态的滑觉检测问题，提出一种机器人抓取任务的触觉感知方法，实现机械爪的有效抓取。

本发明的技术解决方案是：一种机器人抓取任务的触觉感知方法，步骤如下：

(1)触觉感知关键技术分析；

(2)薄膜压力传感器等搭建触觉感知系统；

(3)目标检测算法选取和比较；

(4)触觉感知系统进行柔体抓取实验；

(5)通过实验对抓取结果状态检测并进行验证。

进一步地，所述步骤1包括：

基于针孔成像，空间中物体的三维坐标转变成摄像机拍摄的二维图像需要经历四个基本的坐标系变换，即:世界坐标系→摄像机坐标系→图像坐标系→像素坐标系；

采用P_w(X_w,Y_w,Z_w)^T表示世界坐标系，P_c(X_c,Y_c,Z_c)^T表示摄像机坐标系，P_u(X_u,Y_u)^T表示图像坐标系，P(u,v)表示像素坐标系；

P_w与P_c之间的转换关系如下：

其中，t,R分别表示平移矩阵和旋转矩阵，具体表示形式如下：

t＝(t_x,t_y,t_z)^T,R＝R(α,β,γ)

其中，α,β,γ分别为与X_c,Y_c,Z_c轴的旋转度；

P_c与P_u之间的转换关系如下：

设焦距为f，则坐标转换公式：

P_u与P之间的转换关系如下：

设U轴和V轴像素之间的单个物理距离为k和l，则有如下转换公式：