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专利号: 2020108858158
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于双目测距的压电驱动柔性铰链夹持装置的控制方法,采用一种基于双目测距的压电驱动柔性铰链夹持装置,其特征是,所述装置包括机械臂,所述机械臂上固定有由

2个摄像头构成的双目摄像头(18)和左右对称的柔性铰链夹持器(19),所述柔性铰链夹持器(19)固定在机械臂前端,包括多边形放大结构(15)、设置在多边形放大结构(15)内的压电执行器(14)、与多边形放大结构(15)连接的四级铰链放大结构和与四级铰链放大结构连接的钳指,所述钳指内侧设有气囊(17),所述2个摄像头左右对称设置在柔性铰链夹持器(19)两侧,用于测量钳指与被夹持对象之间的相对距离;所述气囊(17)内设薄膜式压强传感器RFP,所述气囊(17)连接有电气比例阀,所述薄膜式压强传感器RFP和电气比例阀与PID控制器连接,所述PID控制器用于控制气囊(17)内气体压强;所述钳指包括三级钳指,分别为第一钳指(1)、第二钳指(2)和第三钳指(3),所述第一钳指(1)、第二钳指(2)和第三钳指(3)阶梯式连接,所述方法包括以下步骤:S1,双目摄像头(18)进行测距,建立空间坐标系,确定柔性铰链夹持器(19)与被夹持对象的空间坐标以及相对距离;

S2,控制机械臂的运动轨迹,使柔性铰链夹持器(19)以张开的状态到达被夹持对象处;

S3,柔性铰链夹持器(19)合拢钳指,开始夹持,且双目摄像头(18)一直测量钳指与被夹持对象之间的相对距离d;

S4,当相对距离d小于第一设定距离d1时,降低钳指夹紧速率;

S5,当钳指上的气囊与被夹持对象接触时,检测气囊内压强p,判断气囊内压强p是否等于设定压强p1,若是,钳指停止合拢,此时钳指输出位移为d2;

S6,保持各项参数不变,控制电气比例阀来控制气囊内的压强,使得压强为夹紧压强p2,并保持压强不变。

2.根据权利要求1所述的一种基于双目测距的压电驱动柔性铰链夹持装置的控制方法,其特征是,所述四级铰链放大结构包括左右对称设置的钳指杆(4)、与机械臂固定的固定杆(16)、一级杠杆(8)、二级杠杆(7)、三级杠杆(6)、三级顶杆(11)、四级杠杆(5)和若干柔性铰链以及固定在固定杆(16)上的一级顶杆(13)、二级顶杆(12)和四级顶杆(10),所述一级杠杆(8)和一级顶杆(13)通过柔性铰链与二级杠杆(7)连接,所述二级杠杆(7)和二级顶杆(12)通过柔性铰链与三级杠杆(6)连接,所述三级杠杆(6)和三级顶杆(11)通过柔性铰链与四级杠杆(5)连接,所述四级杠杆(5)和四级顶杆(10)通过柔性铰链与钳指杆(4)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于双目测距的压电驱动柔性铰链夹持装置的控制方法,其特征是,所述柔性铰链夹持器(19)为合金弹簧钢,所述柔性铰链为上下对称铰链,设有上下两端固定宽部和中间弹性形变窄部。

4.根据权利要求1所述的一种基于双目测距的压电驱动柔性铰链夹持装置的控制方法,其特征是,所述步骤S1具体包括:S101,图像采集,通过双目摄像头(18)获取场景的图像信息;

S102,双目标定,通过拍摄各个角度和位置的边长为30mm的黑白棋盘图进行标定图片的获取,将采集的标定图片导入matlab工具箱中进行标定、获取摄像机的畸变参数向量、内参矩阵、平移矩阵、旋转矩阵,完成摄像头的标定;

S103,立体校正,包括畸变矫正和极线矫正,消除畸变矫正后的两幅图像严格地进行对应,使得两幅图像的极线处于同一水平线上,经过极线矫正后的两幅图像上任意一点与其在另一幅图像上的对应点就有着相同的行号;

S104,通过特征匹配在图片中找到待测对象,然后根据双目测距原理,利用标定过程中得到的参数进行矩阵运算,将像素点坐标转化为空间坐标,得到待测物的空间坐标和距离。

5.根据权利要求1所述的一种基于双目测距的压电驱动柔性铰链夹持装置的控制方法,其特征是,所述步骤S3和S4具体采用神经网络逆模型控制压电执行器(14)输出位移,具体过程包括:

S341,采集大量的夹持器输入与输出的数据,建立数据集;

S342,构建神经网络逆模型结构,并进行训练,定义用于训练的偏差函数为:E(k)=[u2

(k)‑uN(k)]/2;

S343,将采集到的夹持器的输入和输出数据进行神经网络的训练,神经网络通过信号的正向传输和偏差的反向传播进行权值的调整;

S344,将训练好的神经网络逆模型与压电执行器(14)连接起来,搭建逆模型控制结构,进行控制。

6.根据权利要求1所述的一种基于双目测距的压电驱动柔性铰链夹持装置的控制方法,其特征是,所述步骤S5和S6具体采用PID控制器实现气囊气压控制,具体过程包括:S561,薄膜式压力传感器RFP实时测量气囊内气压;

S562,通过桥式电路进行测量和调零,在夹持前通过调节电桥电阻,使电桥平衡、消除干扰;

S563,通过差分放大电路进行电压差的放大,对电压进行采样,计算压强。