[发明专利]自适应柔性夹持装置及其控制方法

说明书

本申请是关于一种自适应柔性夹持装置，包括：工业机器人，工业机器人上设有电动夹爪以及视觉装置，视觉装置收集视觉信息并将视觉信息反馈至工业机器人，根据驱动信号驱动电动夹爪；电动夹爪上设有转动机构和触觉夹持机构，转动机构与触觉夹持机构连接，转动机构带动触觉夹持机构上下移动或水平方向旋转以调整触觉夹持机构的位置；触觉夹持机构用以夹取被夹持物体，触觉传感器与被夹持物体接触并收集被夹持物体的反馈信号后反馈至电动夹爪；电动夹爪分析处理反馈信号，并根据反馈信号控制触觉夹持机构的夹持力度。该自适应柔性夹持装置的结构简单，制作成本低，同时能够根据被夹持物体的性质控制被夹持力，避免被夹持物体掉落、滑动或破损等。

技术领域

本申请涉及机器人、自动化应用的技术领域，尤其涉及一种自适应柔性夹持装置及其控制方法。

背景技术

相关技术中，目前机器人在智能制造、家庭服务等领域的应用日益普遍。机器人末端执行器触觉感知功能的开发，是提高机器人智能化程度的重要途径。在越来越多的应用场合，机器人机械手需要夹持或抓取未知物体，如何根据物体的特性，如软硬程度、表面纹理、空间形状等来规划正确的操作动作，保证所操作的物体不掉落、不打滑、不破损，是当前的一种技术趋势。机器人末端执行器一般采用两种结构来操作物体，一种是实现“抓取”动作的“灵巧手”机构，它是一种仿生机构，即模仿人的手部结构，具有多个关节、多个自由度，需要多个电机来驱动，能实现复杂的抓取动作，但这种结构过于复杂，伺服控制难度大，制造成本也很高；另一种是实现“夹持”动作的夹持器，即通过电机或者液压气动机构实现手爪的张开和闭合，传统的夹持器结构比较简单，但由于其本体多采用刚性结构，因此在夹取时的夹持力难以准确控制，有可能对物体造成挤压破坏，在夹持质地较硬且光滑的物体时，也时常出现打滑的情况。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种自适应柔性夹持装置及其控制方法，该自适应柔性夹持装置的结构简单，制作成本低，同时能够根据被夹持物体的性质控制被夹持力，避免被夹持物体掉落、滑动或破损等。

本申请第一方面提供一种自适应柔性夹持装置，包括：工业机器人，所述工业机器人上设有电动夹爪以及视觉装置，所述视觉装置收集视觉信息并将视觉信息反馈至工业机器人，工业机器人分析处理所述视觉信息后得到驱动信号，根据所述驱动信号驱动所述电动夹爪；所述电动夹爪上设有转动机构和触觉夹持机构，所述转动机构与所述触觉夹持机构连接，所述转动机构带动所述触觉夹持机构上下移动或水平方向旋转以调整所述触觉夹持机构的位置；所述触觉夹持机构上设有触觉传感器；所述触觉夹持机构用以夹取被夹持物体，所述触觉传感器与所述被夹持物体接触并收集所述被夹持物体的反馈信号后反馈至所述电动夹爪；所述电动夹爪分析处理所述反馈信号，并根据所述反馈信号控制所述触觉夹持机构的夹持力度。利用视觉装置收集视觉信息并分析处理该视觉信息得到驱动信号，根据该驱动信号驱动电动夹爪，可以更加精确精准地驱动电动夹爪到达被夹持物体的位置处。所述电动夹爪上设有转动机构，带动所述触觉夹持机构上下移动或水平方向旋转以调整所述触觉夹持机构的位置，使得该触觉夹持机构可以实现灵活调整，使得夹取的精度更高，适应于精密地夹取所需被夹持物体。所述电动夹爪上设有触觉夹持机构用以夹取被夹持物体，所述触觉夹持机构上设有触觉传感器直接与被夹持物体的表面接触，用以收集所述被夹持物体的反馈信号，根据反馈信号计算被夹持物体的尺寸、软硬程度等，进而控制该种触觉夹持机构的运动速度、夹持力度、停止位置等，避免在夹取被夹持物体的过程中损坏被夹持物体或者使其产生相对的滑动而使夹持不牢固可靠。同时触觉传感器直接接触被夹持物体的表面，获取的反馈信号准确，响应速度快，适用于精密的夹取。

优选地，所述触觉夹持机构上设有电机，所述电机连接传动同步轮，所述传动同步轮连接驱动丝杆，所述驱动丝杆上设于多个驱动螺母，所述驱动螺母上连接有夹爪手指，所述触觉传感器设于所述夹爪手指上。该种触觉夹持机构的结构设计简单，制作成本低，但是精度高、灵活性强，同样适用于精密的夹取。