机器人指尖的多模态触觉感知研究

发布时间：2021-03-08 21:57

　　触觉传感器提供关于物体的形态、弹性、材质特性,以及更细微的纹理信息,可以帮助机器人对外界物体实现精细识别与操作。目前在机器人精细操作领域对触觉传感器的需求也在与日俱增,但如何设计高效、便捷的触觉传感装置,实时获取物体的纹理与温度信息仍然是极具挑战的问题。本文针对机器人操作过程中所面临的不确定性,研究了利用触觉感知手段实现目标属性感知的方法,并从纹理感知与温度感知的两个角度分别研制了触觉传感装置,并将两种性能融合实现了机器人多模态感知。首先,设计了新型高分辨率的机器人多模态触觉传感装置。此装置可辅助机器人获取物体的温度、纹理及受力等多模态信息,分别适用于机器人二指手和五指手。实验结果表明,附着层的制备是该传感器性能的关键影响因素,此装置为后续的纹理、温度感知,机器人精细操作奠定了技术基础。其次,针对不同沟纹纹理的物体,基于纹理识别的触觉传感装置,提出了端到端纹理识别网络算法。使机器人能够感知到物体的微观纹理,建立了织物纹理数据集,搭建了基于端到端学习的纹理识别网络。实验表明,对于纺织物纹理数据库,所提的端到端纹理识别网络算法可以取得很好的识别纺织物纹理结果。另一方面,将感温变色材料应用到... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

*8阵列电容式触觉传感器[47]

第 1 章 绪 论，介电材料发生形变使得导电板间的距离或相对面积发生相应的变化，即变。该类触觉传感器可制备成高密度、阵列式，具有空间分辨率高、响应字化强等特点[46]。文献[47]早在 1996 年 B. L. Gray 等人便研制了一种 8*8容式触觉传感器，其空间分辨率比人类高近十倍，如图 1-1 所示。随着 M 等微纳米加工技术的逐渐成熟，极大提高了电容式触觉传感器的精密度，如清华大学重点实验室孙富春教授的团队制备的具有 25 个感知阵列点、可装人指尖的电容式触觉传感器[48]。由于电容式的高可靠性、高精度及灵敏性场上的应用也最为广泛，如“iPod-touch”的“RoboTouch”和“DigiTacts是该类触觉传感器具有易受噪音干扰，其介电性易受温度、结构等影响。

图 1-3 首款基于视觉的触觉传感装置[50视觉的触觉传感装置问世后，日本名研制了一款基于视觉的触觉传感装要由 CCD 相机、LED 灯以及接触总厚度为 0.5mm。外膜为黑色， 1-4 所示[55]。触摸板内部充满半透、绿色和蓝色带的强度估计物体体的粘性比测量物体的微观滑动度扩大了基于视觉的触觉传感装置以及估计物体形状等。但该装置要的是该装置不能应用于机器人的

【参考文献】：
期刊论文
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[7]进化算法与基于同伦理论算法在多维触觉阵列传感器解耦应用中的对比[J]. 丁俊香,葛运建,李珊红,徐菲,双丰.  模式识别与人工智能. 2012(03)
[8]触觉照相机:表面力觉属性采集装置[J]. 宋涛,王党校,王治翔.  系统仿真学报. 2012(01)
[9]用于机器人皮肤的柔性多功能触觉传感器设计与实验[J]. 黄英,陆伟,赵小文,廉超,葛运建.  机器人. 2011(03)
[10]双组分可逆感温变色涂料[J]. 周荣华,沈球旺.  上海涂料. 2009(12)

博士论文
[1]多边触觉遥操作系统绝对稳定性研究[D]. 李坚.电子科技大学 2014
[2]用于检测三维力的柔性触觉传感器结构及解耦方法研究[D]. 徐菲.中国科学技术大学 2011

硕士论文
[1]三维指尖柔性触觉传感器的研究[D]. 葛维冬.安徽工程大学 2015
[2]基于线性预测和曲线重建的触觉数据压缩算法[D]. 何艳.山东大学 2012



本文编号：3071738