[发明专利]一种软体手指状抓手平面展开形状优化方法

说明书

本发明公开一种软体手指状抓手平面展开形状优化方法，步骤1.建立沿手指长度方向的等效线性模型；步骤2.计算抓手变形数值模型并进行迭代；步骤3.终止条件判断：设定终止条件，判断抓手变形程度是否达到设定的终止条件；若达到，则继续下一步；若否，则跳转到步骤2；步骤4.计算理想宽度：计算以实现抓手闭合抓取为目标的手指理想宽度；步骤5.收敛判断：设定收敛条件，判断所得理想宽度和当前宽度的误差是否满足收敛条件，若满足则完成抓手形状优化，输出数值模型，否则返回步骤2，直至满足收敛条件；步骤6.输出平面几何模型，本发明提高了软体手指状抓手抓取物体时的可靠性和鲁棒性，还可以实现对多个物体同时抓取而不发生掉落的现象。

技术领域

本发明涉及自动化抓手技术领域，具体涉及一种软体手指状抓手平面展开形状优化方法。

背景技术

自动化抓手是被机器人携带对目标物体进行抓取、移动、放置等操作的执行部件，由此实现提高生产效率和生产质量的目的。目前的手指状抓手多采用力抓取模式，即通过接触目标物体表面产生接触力从而实现对目标物体的抓取，但力抓取模式需要依靠对材料、控制、传感等领域的选择和设计以适应不同形状、大小和重量的目标物体及减轻抓取动作对于目标物体表面的损伤，所以导致力抓取模式的设计和制造工艺都较为复杂。而对于包络抓取模式只需将物体包络住基本上就可以抓取住物体，所以在设计时就不需要考虑这么多因素因而手指状抓手在设计和制造工艺方面较力抓取模式的抓手简单，进而使得成本较低，故障率也较低，受到市场青睐。但是现有的手指状抓手手指在弯曲抓取物体时是离散分布的。

如公告号为CN115008495A的中国发明申请，公开了一种可更换软体手爪，包括手爪本体，所述手爪本体包括一个手掌和若干手指，若干所述手指均匀间隔地设置在所述手掌周边上，所述手指包括指骨、指筋和指尖，所述指筋是从所述手指中部切割后分离出来的，且所述指筋远离手掌的一端与所述手指相连在一起，所述指筋靠近所述手掌的一端与所述手掌断开，所述指筋和所述指骨远离所述手掌的一端与所述指尖相连，所述手掌边缘设有若干与所述指筋数量相同的限位孔，所述指筋可穿入到所述限位孔内，且所述指筋可在所述限位孔内移动。参见图3和图4，该软体手爪在抓握状态时，手指之间是离散分布的，具有缝隙，导致难以对目标物体实现闭合的包络抓取，这可能会影响抓取的稳定性，以及难以完成对多物体的同时抓取。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种软体手指状抓手平面展开形状优化方法，解决了现有的软体手指状抓手难以对目标物体实现闭合的包络抓取，可能会影响抓取的稳定性，以及难以完成对多物体的同时抓取。

为了达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种软体手指状抓手平面展开形状优化方法，满足以下假设条件：

1)手指可看作线性物体，即沿一个正交方向比沿其他两个方向尺寸大得多的物体；

2)手指抓握过程中只产生平面内变形。

一种软体手指状抓手平面展开形状优化方法包括以下步骤：

步骤1.建立等效线性模型：根据软体抓手初始平面几何模型，分析抓手各部分功能特征并建立沿手指长度方向的等效线性模型；

步骤2.计算抓手变形数值模型并进行迭代：根据实际情况下抓手被驱动和约束情况，对抓手变形过程进行数值计算，以模拟抓手抓握过程；

步骤3.终止条件判断：设定终止条件，判断抓手变形程度是否达到设定的终止条件；若达到，则继续下一步；若否，则跳转到步骤2；

步骤4.计算理想宽度：根据得到的终止条件下数值模型和几何关系，计算以实现抓手闭合抓取为目标的手指理想宽度；

步骤5.收敛判断：设定收敛条件，判断所得理想宽度和当前宽度(现有软体手指状抓手手指宽度)的误差是否满足收敛条件，若满足则完成抓手形状优化，输出数值模型，否则返回步骤2，直至满足收敛条件；