[发明专利]基于触觉形状感知的柔性机械手及触觉形状感知装置

权利要求书

1.一种基于触觉形状感知的柔性机械手，其特征在于，包括弹性软囊和摄像机，所述弹性软囊包括形成囊体的柔性薄膜，所述弹性软囊内充有透明流体介质，所述柔性薄膜的表面均匀分布有角度感知靶标，所述角度感知靶标包括微透镜阵列和位于所述微透镜阵列下方的图案层，所述微透镜阵列中的微透镜和所述图案层中的图案对应地构成多个靶点，当所述弹性软囊接触到物体时，所述柔性薄膜变形，所述角度感知靶标中的靶点随之发生相应的角度变化，由此所带来的靶点图案的变化由所述摄像机拍摄捕捉，其中，根据所述靶点图案的变化确定靶点的角度变化，其中通过微透镜阵列关联视觉信号与靶点角度变化，根据靶标的角度拟合接触到的物体的形状，进而确定所述物体的形状，所述柔性机械手根据所确定的物体形状进行物体抓取。

2.如权利要求1所述的柔性机械手，其特征在于，所述微透镜阵列中的微透镜对应所述图案层中的一个像素集，每个像素集包含3-4个像素点，每个角度只有其中一个像素点的光从对应的微透镜中出射。

3.如权利要求1所述的柔性机械手，其特征在于，所述图案层包括多个中心圆点，所述中心圆点与周围背景形成对比色，在角度变化时所述中心圆点的位置发生变化，通过处理拍摄的图像获得所述中心圆点的中心位置坐标，从而确定靶点的角度变化。

4.如权利要求1所述的柔性机械手，其特征在于，所述角度感知靶标提供随角度变色的图案。

5.如权利要求1至4任一项所述的柔性机械手，其特征在于，所述弹性软囊内充有固体颗粒与液体的透明混合液，抓取物体时将所述弹性软囊内的液体抽出，产生颗粒聚集效应，使所述固体颗粒阻塞聚团，所述弹性软囊根据所述物体的表面形状自适应地改变形状，并通过所述固体颗粒的阻塞聚团作用夹紧物体，实现物体抓取。

6.如权利要求5所述的柔性机械手，其特征在于，所述固体颗粒与液体混合成密度与水相近的悬浮液，密度为0.9-1.1g/cm³。

7.如权利要求6所述的柔性机械手，其特征在于，所述固体颗粒为聚十二内酰胺材料，所述液体为NaCl溶液或糖水溶液。

8.如权利要求7所述的柔性机械手，其特征在于，所述液体为按重量份含0.9份NaCl与100份水的NaCl溶液；所述悬浮液由50到80份的所述固体颗粒与100份的所述NaCl溶液混合而成。

9.如权利要求1至4任一项所述的柔性机械手，其特征在于，还包括用于进行抓取的机械夹爪，所述透明流体介质为透明气体或透明液体。

10.如权利要求9所述的柔性机械手，其特征在于，所述弹性软囊作为机械手手掌设置在所述柔性机械手的中央，所述机械夹爪设置在所述弹性软囊的侧边。

11.一种触觉形状感知装置，其特征在于，包括弹性软囊和摄像机，所述弹性软囊包括形成囊体的柔性薄膜，所述弹性软囊充有透明流体介质，所述柔性薄膜的表面均匀分布有角度感知靶标，所述角度感知靶标包括微透镜阵列和位于所述微透镜阵列下方的图案层，所述微透镜阵列中的微透镜和所述图案层中的图案对应地构成多个靶点，当所述弹性软囊接触到物体时，所述柔性薄膜变形，所述角度感知靶标中的靶点随之发生相应的角度变化，由此所带来的靶点图案的变化由所述摄像机拍摄捕捉，其中，根据所述靶点图案的变化确定靶点的角度变化，其中通过微透镜阵列关联视觉信号与靶点角度变化，根据靶标的角度拟合接触到的物体的形状，进而确定所述物体的形状。