[发明专利]一种用于欠驱动机械手的被抓握物体刚度估计方法

摘要

一种用于欠驱动机械手被抓物体刚度估计方法。机械手指机构需要安装两组传感器，分别是在手指末端表面的力传感器和电机末端的编码器。该方法根据欠驱动机械手机构在自由空间和接触空间里运动学模型和力学模型的差异，通过读取抓握接触力信号与电机编码器信息，计算出被抓物体与机械手指的等效刚度，然后解耦计算出被抓物体的刚度。本发明主要应用于欠驱动机械手，抓握不同的物体时能更准确的识别出物体的刚度。

主权项

1.一种用于欠驱动机械手的被抓握物体刚度估计方法，其特征在于：所述估计被抓物体刚度的方法包括以下步骤：第一步：建立欠驱动机械手的运动学模型和力学模型，具体为：根据欠驱动机械手的几何特征关系，分别建立在自由空间和接触空间中各个指节运动位置与电机转角的函数关系：其中：P1，P2和Mt1分别表示欠驱动机构运动学参数；第二步：将抓握过程分解为物体变形阶段和机械手指变形阶段，在物体变形阶段时，根据步骤1中的欠驱动机构的在运动空间的运动学关系建立物体变形量δ与此时电机转角Δθ1‑1的函数关系，其中电机转角Δθ1‑1由安装在电机末端的编码器采集读取：δ/JT1＝Δθ1‑1   (3)其中：JT1表示欠驱动机构运动学参数；第三步：在机械手指变形阶段时，在机械手指变形阶段时，根据接触空间欠驱动机械手的力输出特性与分配关系，建立在接触空间下抓握点的抓握接触力F1与电机输出力矩τ之间的函数关系，其中抓握接触力F1由安装在手指末端表面的力传感器采集读取：其中：JT2表示欠驱动机构运动学参数；第四步：根据步骤2和步骤3的函数关系计算系统总体等效刚度KE：第五步：假肢手抓握硬度极大的物体，读取抓握接触力信息与电机编码器信息，此时，抓握接触力为FT，电机的转角为ΔθT，此时根据步骤4的计算的系统总体等效刚度KE即为假肢机构的手指等效刚度KT：第六步：根据步骤4计算的系统总体等效刚度和步骤五得到的手指等效刚度求解出被抓握物体刚度KO的计算公式：第七步：假肢手抓握其他未知刚度的物体，读取此时的抓握接触力信息与编码器的电机转角信息，根据公式(7)解耦计算出被抓物体的刚度信息。