CN119388448A 一種多維力觸覺自適應(yīng)抓取的靈巧手控制系統(tǒng)及控制方法 （蘇州航凱微電子技術(shù)有限公司）

一種多維力觸覺自適應(yīng)抓取的靈巧手控制一種多維力觸覺自適應(yīng)抓取的靈巧手控制系統(tǒng)2其中，所述靈巧手總控制器模塊接收并解析來自所述上位所述三維力觸覺傳感器模塊監(jiān)測并獲取手指與目標(biāo)物體之間的接所述手指控制器模塊基于所述第二控制指令，執(zhí)行靈巧手抓取任務(wù)，所述執(zhí)行器模塊接收到所述第三控制指令后，調(diào)整伺服電機(jī)的位置，所當(dāng)靈巧手手指接觸到物體時，根據(jù)與目標(biāo)物體接觸的手指上的三維力觸覺傳感器模若所述單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率滿足預(yù)設(shè)條件，所述若所述單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率不滿足預(yù)設(shè)條件其中，所述預(yù)設(shè)條件為：所述單位時間內(nèi)三軸力值的最斷迭代計算得到在不同時間點，由所述執(zhí)行器模塊控制的伺服電機(jī)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)位置包根據(jù)所述三維力觸覺傳感器模塊獲取的手指受力位置數(shù)據(jù)和所述執(zhí)行器模塊獲取的基于所述三軸中最大的力值和所述手指受力位置關(guān)節(jié)速度，計算根據(jù)所述受力位置關(guān)節(jié)下一個單位時間目標(biāo)位置，計算出下一個單位時間電機(jī)位置，3受力位置關(guān)節(jié)下一個單位時間目標(biāo)位置Target__x： 任務(wù)的過程中，實時監(jiān)測所述執(zhí)行器模塊的溫度和最大工作電流是否超過允許的工作條手指控制器模塊通過同一個IIC總線與所述靈巧手總控制S1：接收用于執(zhí)行靈巧手抓取任務(wù)的第一控制指令4若所述單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率滿足預(yù)設(shè)條件，從手若所述單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率不滿足預(yù)設(shè)條件其中，所述預(yù)設(shè)條件為：所述單位時間內(nèi)三軸力值的最所述單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率不滿足預(yù)設(shè)條件，基于所述三軸中最大的力值，根據(jù)獲取的手指受力位置數(shù)據(jù)和當(dāng)前驅(qū)動手指的速度，計算出手指受力位置關(guān)節(jié)速基于所述三軸中最大的力值和所述手指受力位置關(guān)節(jié)速度，計算根據(jù)所述受力位置關(guān)節(jié)下一個單位時間目標(biāo)位置，計算出下一個單算受力位置關(guān)節(jié)下一個單位時間目標(biāo)位置Target__x：,5法是決定靈巧手靈活性和精準(zhǔn)度的關(guān)鍵。傳統(tǒng)PID控制和阻抗控制雖在機(jī)器人控制領(lǐng)域應(yīng)所述三維力觸覺傳感器模塊監(jiān)測并獲取手指與目標(biāo)物體之間的接維力觸覺傳感器模塊的接觸數(shù)據(jù)和所述執(zhí)行器模塊的狀態(tài)反饋數(shù)據(jù)，計算在不同時間點，6機(jī)驅(qū)動靈巧手指能夠按照預(yù)定的軌跡和力度完成自適根據(jù)所述三維力觸覺傳感器模塊獲取的手指受力位置數(shù)據(jù)和所述執(zhí)行器模塊獲7[0016]在本發(fā)明的一個實施例中，多個手指控制器模塊通過同一個IIC總線與所述靈巧[0017]在本發(fā)明的一個實施例中，所述上位機(jī)和所述靈巧手總控制器模塊通過RS485總和單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率，根據(jù)所述單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率，8處理復(fù)雜任務(wù)時，因難以適應(yīng)物體形狀和材質(zhì)變化而導(dǎo)致的抓取穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度下降問9圖1是本發(fā)明的一種實施例中所提供的多維力觸覺自適應(yīng)抓取的靈巧手控制系統(tǒng)圖2是本發(fā)明的一種實施例中所提供的多維力觸覺自適應(yīng)抓取的靈巧手控制系統(tǒng)圖3是本發(fā)明的一種實施例中基于三維力觸覺傳感器實現(xiàn)閉環(huán)自適應(yīng)抓取控制方圖5是本發(fā)明的一種實施例中多維力觸覺自適應(yīng)抓取的靈巧手控制系統(tǒng)的通訊架圖6是本發(fā)明的一種實施例中所提供的多維力觸覺自適應(yīng)抓取的靈巧手控制方法[0029]如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種多維力觸覺自適應(yīng)其中，所述靈巧手總控制器模塊20接收并解析來自所述上位機(jī)的第一控制指令，所述三維力觸覺傳感器模塊30監(jiān)測并獲取手指與目標(biāo)物體之間的接物體之間的接觸數(shù)據(jù)，手指控制器模塊40能夠結(jié)合這些數(shù)據(jù)和執(zhí)行器模塊50的狀態(tài)反饋，若所述單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率AVP滿足小于預(yù)設(shè)的變化率閾值若所述單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率AVP不滿足預(yù)設(shè)條件，基于所述三軸中最大的力值，采用導(dǎo)納柔性力位混合控制方法不斷迭代計算得到在不同時間滿足單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率AVP滿足預(yù)設(shè)條件。執(zhí)行器模塊50控制的伺服電機(jī)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)位置根據(jù)所述三維力觸覺傳感器模塊30獲取的手指受力位置數(shù)據(jù)和所述執(zhí)行器模塊位置關(guān)節(jié)下一個單位時間目標(biāo)位置Target__x：根據(jù)所述受力位置關(guān)節(jié)下一個單位時間目標(biāo)位置Target__x，計算出下一個所述絕對值編碼器52獲取的伺服電機(jī)當(dāng)前[0043]在如圖5所示的靈巧手控制系統(tǒng)的通訊架構(gòu)中，靈巧手總控制器模塊20與上位機(jī)僅簡化了控制系統(tǒng)的布線復(fù)雜度，還有效地減少了靈巧手總控制器模塊20所需占用的I/OIIC總線。這一做法使得多個三維力觸覺傳感器模塊30能夠輕松地掛載到同一條IIC總線用雙手的食指和拇指捏住靈巧手手指上安裝的觸覺傳感器側(cè)面（即X/Y軸受力區(qū)域通過若所述單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率滿足小于預(yù)設(shè)的變化率閾值若所述單位時間內(nèi)三軸力值的最大變化速率不滿足預(yù)設(shè)條件，基于所述三根據(jù)獲取的手指受力位置數(shù)據(jù)和當(dāng)前驅(qū)動手指的速度，通過機(jī)器人運(yùn)動學(xué)D_H算基于所述三軸中最大的力值Fmax和所述手指受力位置關(guān)節(jié)速度V，采用基于二階時不變BMK系統(tǒng)模型的導(dǎo)納柔性力位混合控制核心算法計算受力位置關(guān)節(jié)下一個單位時,根據(jù)所述受力位置關(guān)節(jié)下一個單位時間目標(biāo)位置Target__x，計算出下一個[0057]這些計算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式變化或變