[发明专利]一种非接触式多模态材料感知与识别装置

说明书

本发明公开了一种非接触式多模态材料感知与识别装置，属于机器人传感技术领域。本发明包括滑轨传动机构、主控机箱、光谱测量组件、纹理图像采集装置、局域网接口、智能终端。所述滑轨传动机构、主控机箱、光谱测量组件、纹理图像采集装置均安放在材质识别一侧，局域网接口、智能终端安放在另一侧。主控机箱与智能终端通过以太网进行信息交换，两者为电性连接。本发明通过滑轨传动机构配合图像‑光谱传感设备，实现在不接触材料的情况下进行物体的全局和局部信息感知，以此实现材料的识别与分类。该装置响应速度快、实用性强并且收集的信息噪声小，能够有效地提升材料感知能力以及识别准确率。

技术领域

本发明涉及机器人传感技术领域，具体地说是一种非接触式多模态材料感知与识别装置。

背景技术

为了使机器人获得类似于生物触觉感知的能力，一方面可以通过视觉捕捉表面材料的纹理图像，另一方面可以通过触觉提供物体表面反馈信息，包括温度、粗糙度、软/硬度、质地以及局部纹理等信息。市场上常见测量物体表面局部信息，多为接触式触觉传感器，但这种方案仍然有很大提升空间，并且该测量方式不可避免的包含大量噪声以及无用信息。

当前服务机器人、家用机器人产需不断增大，但是面对这些不确定性的非结构化场景，一些应用确受到了限制。其中原因之一就是机器人需要通过接触式触觉传感器采集物体表面信息来做出相应操作。因此接触式触觉传感器在非结构化场景中有时难以满足实际应用需求。针对接触式触觉传感器测量物体表面特征提取难度大以及在非结构化场景中应用不足，本发明提供了一种非接触式多模态材料感知与识别装置。

发明内容

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种非接触式多模态材料感知与识别装置，包括有滑轨传动机构、主控机箱、光谱测量组件、纹理图像采集装置、局域网接口、智能终端；

所述滑轨传动机构上方托载所述主控机箱，所述滑轨传动机构平台上方固定连接所述光谱测量组件和所述纹理图像采集装置，所述以太网接口及其所述智能终端位于材质测量组件另一侧，所述主控机箱与所述智能终端通过局域网进行通信连接；

优选的，所述滑轨传动机构包括半椭圆状滑轨、微型伺服滑车、微型伺服滑台、固定桩；

所述微型伺服滑车紧贴所述半椭圆状滑轨，且，能够平稳滑行及确定自身相对所述半椭圆状滑轨的位置；

所述微型伺服滑台固定于所述微型伺服滑车前方，所述固定桩搭载并贯通于所述微型伺服滑台中间位置。

优选的，所述半椭圆状滑轨为金属轻质导轨，所述微型伺服滑车左右两测均安装定位销限位，可提供两次定位。

优选的，所述主控机箱包括微控制器、伺服驱动电路、光电控制电路，光源模块，纹理信息采集电路，光谱信息采集电路。

优选的，所述微控制器主要包括双协同处理单元、数字信号处理模块、电源模块。

优选的，所述光谱测量组件包括光谱探测器一、光谱探测器二、普通光纤；

其中，所述光谱探测器一包括光波发射器一、光波接收器一，所述光谱探测器二包括光波发射器二、光波接收器二；

所述光波发射器一用于发射可见光到近红外线740-1070nm的波长和光波；

所述接收器一用于接收反射紫外线到可见光320-860nm波长的信号I(α)；

所述光波发射器二用于发射紫外线到可见光320-860nm的波长和光波；

所述接收器二用于接收反射可见光到近红外线740-1070nm波长的信号I(β)；

所述普通光纤通过所述固定桩与所述主控机箱通信连接，且，用于发射固定连续波长信号和接收对应光谱探测器原始光强I(α)或I(β)序列信号。