基于彈性體三維形變的觸覺傳感技術(shù)研究.pdf

1、近年來隨著人力成本逐漸提高，現(xiàn)在有越來越多的制造企業(yè)采用自動化生產(chǎn)線，更多的機(jī)器人代替人力出現(xiàn)在工廠中。機(jī)器人在工作時也需要同人一樣擁有各種感知技能。其中，觸覺傳感器是必不可少的，它和視覺傳感器是機(jī)器人感知外界的重要途徑。特別是對復(fù)雜的物體進(jìn)行操作時，觸覺傳感器尤為重要。除了工業(yè)上的應(yīng)用，在醫(yī)療、軍事、服務(wù)等方面都有廣泛的應(yīng)用前景。
　　觸覺傳感器除了能測量接觸力的大小、方向和分布之外，在尺寸上要小，并且保證有高的分辨率?，F(xiàn)階段觸

2、覺傳感器基本上可以分為兩類，第一類是利用壓力傳感單元檢測力，可以在單點(diǎn)上檢測接觸力的矢量，也可以組成多點(diǎn)陣列的傳感器，如多個應(yīng)變片組成的陣列的傳感器;第二類是以彈性體作為傳感器的接觸部件，彈性體受力后會發(fā)生形變，通過檢測彈性體的形變量和形狀來計算接觸力的大小和分布。本文采用第二類方案，使用可軟接觸的彈性體，保證與目標(biāo)物體的充分接觸，并且外圍電路也會相對簡單。
　　傳感器由彈性體、三維形變采集系統(tǒng)和照明光源組成，基本思路是檢測彈性體

3、受力后發(fā)生的形變，分析三維形變并與接觸力建立對應(yīng)關(guān)系。本文中使用了兩種方案檢測三維形變，第一種是光柵投影的方式，利用傅立葉輪廓術(shù)、解包裹等步驟重構(gòu)了三維形變;第二種方案是雙目視覺，在經(jīng)過左右圖像同時采集、攝像機(jī)標(biāo)定、標(biāo)記點(diǎn)識別和三維重構(gòu)過程后，獲得彈性體的三維形貌。
　　有限元軟件工具對彈性體在實(shí)際應(yīng)用情形進(jìn)行了模擬分析。正向擠壓彈性體并擠壓位移逐漸增大，分析此時的接觸力與彈性體內(nèi)壁變化情況。同時，對與中線有一定夾角的平板擠壓也進(jìn)