在指根處具有多力感測(cè)的機(jī)器人抓持裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種機(jī)器人抓持裝置（10），其具有第一手指（20）、第二手指（30）和致動(dòng)器（40）。第一手指具有第一指尖（22）、第一指根（24）和第一致動(dòng)器接合端部（26）。第一手指的第一夾持表面（21）位于第一指尖和第一指根之間。類(lèi)似地，第二手指具有第二指尖（32）、第二指根（34）、第二致動(dòng)器接合端部（36）。第二手指的第二夾持表面（31）位于第二指尖和第二指根之間。致動(dòng)器（40）與第一致動(dòng)器接合端部和第二致動(dòng)器接合端部機(jī)械接合，以打開(kāi)和閉合手指。第一力傳感器（28）布置在第一手指的指根上，以測(cè)量第一手指上的第一操作力，并且第二力傳感器（38）布置在所述第二手指的指根，以測(cè)量第二手指上的第二操作力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】在指根處具有多力感測(cè)的機(jī)器人抓持裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及一種機(jī)器人抓持裝置。更加具體地，本發(fā)明涉及一種這樣的機(jī)器人抓持裝置，所述機(jī)器人抓持裝置具有用于觸覺(jué)反饋系統(tǒng)的改進(jìn)的感測(cè)能力。
【背景技術(shù)】
[0002]遠(yuǎn)程控制機(jī)器人系統(tǒng)日益廣泛地應(yīng)用在這樣的領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中，人類(lèi)可能會(huì)承受危險(xiǎn)或者其它令人不愉快的工作環(huán)境。機(jī)器人系統(tǒng)的一個(gè)重要部件是抓持裝置或者夾持件，其用于抓持待被提升、移動(dòng)或者搬運(yùn)的物體。通常，抓持裝置包括一根或多根機(jī)器人手指，能夠通過(guò)致動(dòng)器使機(jī)器人手指運(yùn)動(dòng)，以執(zhí)行這些抓持操作。提供了用戶(hù)接口，以允許操作者控制機(jī)器人手指的運(yùn)動(dòng)。
[0003]一些機(jī)器人系統(tǒng)包括觸覺(jué)接口，所述觸覺(jué)接口依賴(lài)來(lái)自機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)，以在用戶(hù)接口處產(chǎn)生觸覺(jué)反饋力。觸覺(jué)反饋力旨在向用戶(hù)提供有利于控制機(jī)器人系統(tǒng)的操作的觸覺(jué)反饋。例如，在抓持裝置的情況下，傳感器能夠測(cè)量由機(jī)器人手指施加于物體的力。這個(gè)關(guān)于力的信息傳遞給控制系統(tǒng)，在所述控制系統(tǒng)處，該信息被用于確定待在用戶(hù)接口處給出的觸覺(jué)反饋力。
[0004]一些抓持裝置通過(guò)測(cè)量致動(dòng)器作用力來(lái)估計(jì)由機(jī)器人手指施加的力。例如在美國(guó)專(zhuān)利N0.7，168，748中公開(kāi)了這種系統(tǒng)。然而，這種布置方案所存在的一個(gè)問(wèn)題是，其不能感測(cè)施加的力的方向。例如在美國(guó)專(zhuān)利N0.5，092，645中公開(kāi)的其它系統(tǒng)在機(jī)器人手指上設(shè)置了觸覺(jué)墊來(lái)測(cè)量由機(jī)器人手指施加的力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人抓持裝置和用于測(cè)量施加到機(jī)器人抓持裝置的力的方法。抓持裝置包括至少第一和第二機(jī)器人手指，每根所述機(jī)器人手指均具有細(xì)長(zhǎng)形式。機(jī)器人手指中的每一根均具有:近端，在所述近端處所述機(jī)器人手指接合致動(dòng)器；和遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端包括夾持表面。致動(dòng)器響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，用于施加致動(dòng)器力，所述致動(dòng)器力使機(jī)器人手指根據(jù)抓持行為運(yùn)動(dòng)。例如，抓持行為能夠減小相對(duì)的第一和第二夾持表面之間的距離。第一力傳感器在近端和遠(yuǎn)端之間布置在第一機(jī)器人手指上且毗鄰近端。第一力傳感器構(gòu)造成用于感測(cè)施加到第一機(jī)器人手指的遠(yuǎn)端的操作力。在一些實(shí)施例中，第一力傳感器構(gòu)造成用于感測(cè)關(guān)于至少三個(gè)空間方向的操作力?？臻g方向中的至少一個(gè)能夠基本與第一機(jī)器人手指的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)度對(duì)準(zhǔn)。
[0006]第二力傳感器在近端和遠(yuǎn)端之間布置在第二機(jī)器人手指上并且毗鄰近端。在這個(gè)實(shí)施例中，第一力傳感器和第二力傳感器分別感測(cè)施加到第一和第二機(jī)器人手指的第一和第二操作力。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)第一和第二力傳感器中的每一個(gè)沿著至少三個(gè)空間方向測(cè)量這些力。更加具體地，第一力傳感器相對(duì)于第一坐標(biāo)系感測(cè)第一操作力，而第二力傳感器相對(duì)于不同的第二坐標(biāo)系感測(cè)第二操作力。第一坐標(biāo)系的至少一根軸基本與第一手指的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)度對(duì)準(zhǔn)。第二坐標(biāo)系的至少一根軸基本與第二手指的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)度對(duì)準(zhǔn)。[0007]來(lái)自第一和第二傳感器的信息傳遞到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)使用代表第一和第二操作力的數(shù)據(jù)來(lái)確定由抓持裝置施加的夾持力。夾持力信息用于產(chǎn)生觸覺(jué)反饋控制信號(hào)，以在用戶(hù)接口處產(chǎn)生觸覺(jué)響應(yīng)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠?qū)⒌谝徊僮髁?第一坐標(biāo)系的第一操作力)和第二操作力(第二坐標(biāo)系的第二操作力)轉(zhuǎn)化到共用的第三坐標(biāo)系。因此，如果抓持裝置附接到機(jī)器人臂，則能夠確定機(jī)器人臂上的工作力。第三坐標(biāo)系能夠包括基本與機(jī)器人臂的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)度對(duì)準(zhǔn)的軸。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠使用工作力信息，以產(chǎn)生其它觸覺(jué)反饋控制信號(hào)，以用于在用戶(hù)接口處產(chǎn)生觸覺(jué)響應(yīng)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]將參照以下附圖描述實(shí)施例，在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0009]圖1是機(jī)器人抓持裝置的實(shí)施例的透視圖；
[0010]圖2A是圖1中示出的機(jī)器人抓持裝置的實(shí)施例的透視圖，其中，移除了手指，以便圖解指根和力傳感器的位置；
[0011]圖2B是圖2A的由虛線(xiàn)環(huán)繞的部分的細(xì)節(jié)圖；
[0012]圖3是圖1中示出的機(jī)器人抓持裝置的實(shí)施例的透視圖，其示出了用于機(jī)器人抓持裝置的多種部件的力線(xiàn)圖；
[0013]圖4圖解了應(yīng)用圖3的機(jī)器人抓持裝置的無(wú)人地面車(chē)輛(UGV)；
[0014]圖5圖解了應(yīng)用由通過(guò)圖4的UGV測(cè)量的操作力數(shù)據(jù)獲得的觸覺(jué)反饋數(shù)據(jù)的控制器；
[0015]圖6是示出了控制器的其它特征的詳細(xì)的方塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參照附圖描述本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，其中，相同的附圖標(biāo)記在所有附圖中用于表示相似或者等效元件。沒(méi)有按照比例繪制附圖，并且所述附圖僅僅用于圖解本發(fā)明的實(shí)施例。在下文中參照示例性應(yīng)用描述本發(fā)明的若干方面，用于解釋。應(yīng)當(dāng)理解的是，所陳述的多個(gè)具體細(xì)節(jié)、關(guān)系和方法是為了全面理解本發(fā)明。然而，相關(guān)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將易于認(rèn)識(shí)到的是，能夠在沒(méi)有特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)的前提下或者利用其它方法實(shí)施本發(fā)明。在其它示例中，沒(méi)有詳細(xì)示出眾所周知的結(jié)構(gòu)或者操作，以避免使本發(fā)明不明顯。本發(fā)明不受行為或者事件的圖解順序的限制，因?yàn)槟承┬袨槟軌蛞圆煌捻樞蚝?或與其它行為或者事件同時(shí)發(fā)生。而且，并非所有闡釋的行為或者事件均需要實(shí)施根據(jù)發(fā)明的方法。
[0017]本發(fā)明涉及具有一根或多根機(jī)器人手指的機(jī)器人抓持裝置。更加具體地，本發(fā)明涉及在機(jī)器人手指根部處的多軸力感測(cè)。多軸力感測(cè)提供了確定作用在每根機(jī)器人手指上的操作力的方法。優(yōu)選地，操作力測(cè)量包括沿著至少三個(gè)空間方向測(cè)量作用在機(jī)器人手指上的力，所述至少三個(gè)空間方向能夠相對(duì)于關(guān)于手指的坐標(biāo)系來(lái)限定。結(jié)果，在機(jī)器人手指上的所有接觸力均能夠被測(cè)量，其包括反作用力(由夾持產(chǎn)生)、作用在指尖的外力(例如通過(guò)掠過(guò)或者撞擊表面)、被夾持物體的重量等等。而且，這種力感測(cè)不需要致動(dòng)器作用力(actuator effort sensing)感測(cè)或在抓持裝置自身的基部(腕關(guān)節(jié))處測(cè)量力。將傳感器放置在手指的指根處避免由振動(dòng)、重型抓持裝置或者兩者在傳統(tǒng)力/力矩傳感器輸出中能夠產(chǎn)生噪聲所引發(fā)的問(wèn)題。特別地，當(dāng)傳感器位于傳統(tǒng)位置時(shí)，例如當(dāng)傳感器位于附接有抓持裝置的機(jī)器人臂時(shí)，能夠產(chǎn)生這種噪聲。將傳感器放置在手指的指根處避免了這個(gè)問(wèn)題，由此提供低噪聲數(shù)據(jù)。
[0018]低噪聲操作手指力數(shù)據(jù)能夠轉(zhuǎn)化為對(duì)于手處的應(yīng)用最有用的格式。例如，能夠計(jì)算整個(gè)手的夾持力，能夠計(jì)算致動(dòng)器臂上的工作力，并且還能夠計(jì)算相對(duì)于機(jī)器人抓持裝置的基部的力。這些計(jì)算出的力的值能夠轉(zhuǎn)化成用于操作者的高保真度的觸覺(jué)反饋，以確保對(duì)機(jī)器人抓持裝置實(shí)施精確控制。使用操作力數(shù)據(jù)計(jì)算觸覺(jué)信息，以提供關(guān)于手指的夾持強(qiáng)度和臂上的工作力的力反饋信息。
[0019]圖1是機(jī)器人抓持裝置10的透視圖。抓持裝置10包括第一手指20和第二手指30。第一手指20和/或第二手指30能夠聯(lián)接到致動(dòng)器40，所述致動(dòng)器40容納在夾持件基部11中，所述夾持件基部11連接到機(jī)器人臂12，所述機(jī)器人臂12支撐機(jī)器人抓持裝置
10。盡管僅示出了兩根手指20、30，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，能夠提供其它手指。每根手指20、30均包括:位于每根手指20、30的相應(yīng)近端處的致動(dòng)器接合端部26、36、也位于每根手指的近端處的手指指根24、34、和位于每根手指的遠(yuǎn)端處的指尖22、32。每根手指20、30的夾持表面21、31布置在相應(yīng)的指尖22、32和指根24、34之間。力傳感器28、38設(shè)置在致動(dòng)器接合端部26、36和夾持表面21、31之間。
[0020]致動(dòng)器40機(jī)械連接到致動(dòng)器接合端部26、36中的每一個(gè)，以幫助打開(kāi)和閉合抓持裝置10。響應(yīng)于特定的控制信號(hào)，致動(dòng)器40構(gòu)造成致使指尖22、32在致動(dòng)器40操縱致動(dòng)器接合端部26、36時(shí)朝向和遠(yuǎn)離彼此運(yùn)動(dòng)。
[0021]致動(dòng)器40能夠包括一個(gè)或多個(gè)直流電動(dòng)機(jī)(未示出)，用于提供驅(qū)動(dòng)力，以使手指
20、30運(yùn)動(dòng)。適當(dāng)?shù)目刂齐娐愤€能夠設(shè)置用于操作直流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)能夠聯(lián)接到包括齒輪、凸輪或者其它適當(dāng)?shù)牟考膫鲃?dòng)系統(tǒng)，以便致使手指20、30響應(yīng)電動(dòng)機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)而朝向或遠(yuǎn)離彼此運(yùn)動(dòng)。而且，本發(fā)明在這一方面并不受到限制，并且其它的致動(dòng)器布置方案也是可行的。例如，替代使用直流電動(dòng)機(jī)，致動(dòng)器還能夠包括一個(gè)或多個(gè)液壓或者氣動(dòng)致動(dòng)器，以提供用于驅(qū)動(dòng)手指20、30的驅(qū)動(dòng)力。而且，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于任何特定的致動(dòng)器布置方案。替代地，能夠使用任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)械、機(jī)電、液壓、氣動(dòng)等布置方案實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手指的抓持運(yùn)動(dòng)。
[0022]現(xiàn)在參照?qǐng)D2A、圖2B和圖3，第一力傳感器28測(cè)量第一手指20承受的第一操作力F1，而第二力傳感器38測(cè)量第二手指30承受的第二操作力F2。操作力測(cè)量能夠包括測(cè)量沿著一個(gè)、兩個(gè)或者三個(gè)空間方向作用在手指上的力。能夠相對(duì)于關(guān)于手指的坐標(biāo)系來(lái)限定這些空間方向。例如，坐標(biāo)系的一根軸線(xiàn)首先能夠基本與沿著每根手指的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)度延伸的軸線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。
[0023]在某些實(shí)施例中，可能必須在每根手指中使用多于一個(gè)的力傳感器，以沿著三個(gè)空間方向?qū)嵤┝y(cè)量。因此，力傳感器28能夠?qū)嶋H上由兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的力傳感器構(gòu)成。類(lèi)似地，力傳感器38還能夠包括兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的力傳感器，以沿著至少三個(gè)空間方向測(cè)量作用在手指上的力。
[0024]在一些實(shí)施例中，每根手指的力傳感器28、38能夠位于每根手指的指根24、34和有用的夾持表面21、31之間。在其它實(shí)施例中，力傳感器28、38能夠形成手指指根24、34的一部分。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)力傳感器28、38例如均能夠是力測(cè)量單元，所述力測(cè)量單元物理地布置在手指指根24、34上。提供了每根手指20、30的相應(yīng)夾持表面21、31的手指夾持件25、35剛性附接到手指指根24、34。在一些實(shí)施例中，力傳感器28、38實(shí)施為粘合到手指指根24、34的表面上的應(yīng)變計(jì)。為了在力施加到手指時(shí)獲得手指指根的充分彎曲，手指指根24、34優(yōu)選為薄壁結(jié)構(gòu)，這是力感測(cè)應(yīng)用的典型情況。由于應(yīng)變計(jì)的易碎性質(zhì)，因此，優(yōu)選的是，手指夾持件25、35在被附接時(shí)在手指指根24、34上滑動(dòng)并且完全覆蓋手指指根24、34，以保護(hù)力傳感器28、38免于損壞，如圖2B所示。還期望的是，在手指夾持件25和手指指根24之間存在空氣間隙27，使得手指夾持件25在手指指根24由于力Fl和F2而撓曲時(shí)不會(huì)接觸到手指指根24 (除了在附接端部之外)。應(yīng)變計(jì)28、38的電連接件連接到夾持件基部11內(nèi)的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備實(shí)施必要的信號(hào)調(diào)節(jié)和處理，以產(chǎn)生手指接觸力Fl和F2的測(cè)量結(jié)果。
[0025]再次參照?qǐng)D3，其提供了機(jī)器人抓持裝置10的透視圖，圖解了操作力的多個(gè)分力的力線(xiàn)圖。當(dāng)致動(dòng)器40致使手指20、30握緊物體I時(shí)產(chǎn)生所示出的力。更加具體地，當(dāng)手指20、30握緊物體I時(shí)，由手指20、30施加在物體I上的力將產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的反作用力Fik和F2k，所述反作用力Fik和F2k分別施加在手指20、30上。其它力也可以作用在手指20、30上。例如，由手指20、30抓持的物體將具有一定的重量，并且該重量將產(chǎn)生施加在手指20、30上的力。而且，在某些情況下，手指20、30能夠接觸或者運(yùn)動(dòng)通過(guò)產(chǎn)生作用在手指20、30上的阻力或者拖曳力的物體或者材料。這些力將共同地產(chǎn)生施加在第一手指20上并由第一力傳感器28檢測(cè)的操作力匕。類(lèi)似地，操作力F2將施加在第二手指20上，并且該第二力將由第二力傳感器38檢測(cè)。
[0026]每個(gè)傳感器28、38均能夠應(yīng)用相應(yīng)的第一和第二參考系29、39，并且由傳感器28、38檢測(cè)到的作用在每根手指20、30上的操作力FpF2能夠在參考系29、39中分解成對(duì)應(yīng)的分力向量。因此，第一手指20承受的第一力F1在第一參考系Xl、Y1, Zl29中能夠通過(guò)第一傳感器28分解成三個(gè)對(duì)應(yīng)的第一分力向量Fxl、Fyl、Fzl,而第二手指30承受的第二力F2在第二參考系x2、y2、z239中能夠通過(guò)第二傳感器38分解成三個(gè)對(duì)應(yīng)的分力向量Fx2、Fy2、Fz2。
[0027]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，限定了第一和第二參考系29、39中的每一個(gè)，并且每個(gè)傳感器28、38均例如參照基本沿著手指指根24、34的長(zhǎng)軸延伸的向量(未示出)定向。該向量能夠限定與由傳感器28、38檢測(cè)到的操作力的X分力對(duì)準(zhǔn)的X軸的方向。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，一些實(shí)施例中的X軸能夠選擇為沿著任意方向。能夠參照從手指20、30的頂部表面延伸并且正交于X分力的z軸來(lái)限定操作力向量的z分力。y分力能夠與y軸對(duì)準(zhǔn)，所述I軸被限定為相對(duì)于X和z軸形成右手坐標(biāo)系。當(dāng)然，能夠應(yīng)用任何其它方法來(lái)限定每根手指20、30的相應(yīng)的第一和第二參考系29、39，并且前述示例僅僅為示例性的。
[0028]每個(gè)力傳感器28、38均能夠?qū)?duì)應(yīng)于由傳感器28、38測(cè)量到的操作力F1' F2的操作力數(shù)據(jù)發(fā)送到致動(dòng)器處理電路。在某些實(shí)施例中，致動(dòng)器處理電路能夠容納在機(jī)器人抓持裝置10中?？商娲?，致動(dòng)器處理電路能夠布置在機(jī)器人臂12中，或者布置在附接有機(jī)器人臂12的無(wú)人地面車(chē)輛(UGV)中，或者布置在遠(yuǎn)程控制處理器單元中?？商娲?，致動(dòng)器處理電路能夠分布在若干這樣的位置處。當(dāng)然，能夠應(yīng)用任何適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)將關(guān)于操作力FpF2的信息發(fā)送到該致動(dòng)器處理電路。例如，數(shù)字信號(hào)或者使用電壓或者電流的模擬信號(hào)能夠用于此目的。在一些實(shí)施例中，第一力傳感器28能夠通過(guò)機(jī)器人臂接口將第一操作力數(shù)據(jù)(編碼操作力F1的三個(gè)力向量分量Fxl、Fyl、Fzl)發(fā)送到致動(dòng)器處理電路。類(lèi)似地，第二力傳感器38能夠通過(guò)該接口將第二操作力數(shù)據(jù)(編碼操作力F2的三個(gè)力向量分量Fx2、Fy2、Fz2)發(fā)送到致動(dòng)器處理電路。所述接口可以是適于傳遞模擬數(shù)據(jù)或者數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的任何適當(dāng)?shù)碾娮?、光學(xué)或者電子光學(xué)接口。
[0029]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，由相應(yīng)力傳感器28、38產(chǎn)生的限定操作力F1 (Fxl、Fyl、Fzl)和PF2 (Fx2、Fy2、Fz2)的向量數(shù)據(jù)能夠被處理，以分別被表示為第三參考系(xw、yw、zw)卿，工作參考系19)中的Fiw和F2W。這個(gè)處理能夠由上述致動(dòng)器處理電路實(shí)施。因此，如果Rl是將向量從Xpypzpg映射到工作參考系xw、yw、zw19的旋轉(zhuǎn)矩陣，并且如果R2是將向量從x2> Y2> z239映射到工作參考系xw、yw、zw19的旋轉(zhuǎn)矩陣，則由以下表達(dá)式給出Fiw和F2w:
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量機(jī)器人抓持裝置受到的力的方法，所述方法包括: 在細(xì)長(zhǎng)的第一機(jī)器人手指和第二機(jī)器人手指中的至少一個(gè)的近端處施加致動(dòng)器力，以減小相對(duì)的第一夾持表面和第二夾持表面之間的間隔，所述第一夾持表面和第二夾持表面布置成毗鄰所述第一機(jī)器人手指和第二機(jī)器人手指的相應(yīng)遠(yuǎn)端； 使用第一力傳感器感測(cè)施加到所述第一機(jī)器人手指的第一操作力，所述第一力傳感器在近端和遠(yuǎn)端之間布置在所述第一機(jī)器人手指上，并且位于所述第一夾持表面之外的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括使用第二力傳感器感測(cè)施加到所述第二機(jī)器人手指的第二操作力，所述第二力傳感器在近端和遠(yuǎn)端之間布置在所述第二機(jī)器人手指上，并且位于所述第二夾持表面之外的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述方法還包括相對(duì)于至少三個(gè)空間方向測(cè)量所述第一操作力和第二操作力。
4.根據(jù)權(quán)利要 求3所述的方法，所述方法還包括使用表示所述第一操作力和所述第二操作力的數(shù)據(jù)確定由所述機(jī)器人抓持裝置施加到物體的夾持力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述方法還包括使用所述夾持力產(chǎn)生觸覺(jué)反饋控制信號(hào)，用于在用戶(hù)接口處產(chǎn)生觸覺(jué)響應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述方法還包括:相對(duì)于第一坐標(biāo)系測(cè)量所述第一操作力，相對(duì)于與所述第一機(jī)器人手指的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)度基本對(duì)準(zhǔn)的直線(xiàn)軸限定所述第一坐標(biāo)系；相對(duì)于不同的第二坐標(biāo)系測(cè)量所述第二操作力，相對(duì)于與所述第二機(jī)器人手指的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)度基本對(duì)準(zhǔn)的直線(xiàn)軸限定所述第二坐標(biāo)系；和將所述第一坐標(biāo)系的所述第一操作力和所述第二坐標(biāo)系的所述第二操作力轉(zhuǎn)換到共同的第三坐標(biāo)系，以計(jì)算所述機(jī)器人手臂上的接觸力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述方法還包括使用所述接觸力產(chǎn)生觸覺(jué)反饋控制信號(hào)，用于在用戶(hù)接口處產(chǎn)生觸覺(jué)響應(yīng)。
8.一種用于測(cè)量機(jī)器人抓持裝置受到的力的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 第一機(jī)器人手指和第二機(jī)器人手指，所述第一機(jī)器人手指和第二機(jī)器人手指中的每一個(gè)均具有細(xì)長(zhǎng)形式，并且均具有近端和布置成毗鄰其相應(yīng)的遠(yuǎn)端的夾持表面； 致動(dòng)器，所述致動(dòng)器聯(lián)接到所述第一機(jī)器人手指和第二機(jī)器人手指中的至少一個(gè)的近端; 至少第一力傳感器，所述第一力傳感器在所述近端和所述遠(yuǎn)端之間布置在第一機(jī)器人手指上，并且位于所述夾持表面之外的位置； 其中，所述致動(dòng)器響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，將致動(dòng)器力施加到所述第一機(jī)器人手指和第二機(jī)器人手指中的至少一個(gè)的所述近端，以減小相對(duì)的第一夾持表面和第二夾持表面之間的間隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述第一力傳感器構(gòu)造成用于感測(cè)施加到所述第一機(jī)器人手指的第一操作力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述第一力傳感器構(gòu)造成用于相對(duì)于至少三個(gè)空間方向感測(cè)所述第一操作力。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括至少第二力傳感器，所述至少第二力傳感器在所述近端和所述遠(yuǎn)端之間布置在所述第二機(jī)器人手指上，并且位于所述夾持表面之外的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一力傳感器和所述第二力傳感器分別構(gòu)造成用于感測(cè)分別施加到所述第一機(jī)器人手指和第二機(jī)器人手指的第一操作力和第二操作力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)造成根據(jù)表示所述第一操作力和第二操作力的數(shù)據(jù)確定由所述機(jī)器人抓持裝置施加到物體的夾持力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還構(gòu)造成用于使用表示所述夾持力的信息產(chǎn)生觸覺(jué)反饋控制信號(hào)，用于在用戶(hù)接口處產(chǎn)生觸覺(jué)響應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng),其中，所述第一力傳感器構(gòu)造成相對(duì)于第一坐標(biāo)系感測(cè)所述第一操作力，相對(duì)于與所述第一機(jī)器人手指的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)度基本對(duì)準(zhǔn)的直線(xiàn)軸限定所述第一坐標(biāo)系，所述第二力傳感器構(gòu)造成相對(duì)于不同的第二坐標(biāo)系感測(cè)所述第二操作力，相對(duì)于與所述第二機(jī)器人手指的細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)度基本對(duì)準(zhǔn)的直線(xiàn)軸限定所述第二坐標(biāo)系，并且所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)造成用于將所述第一坐標(biāo)系的所述第一操作力和所述第二坐標(biāo)系的所述第二操作力轉(zhuǎn)換到共同的第三坐標(biāo)系，以計(jì)算所述機(jī)器人臂上的接觸力。`
【文檔編號(hào)】B25J13/08GK103442859SQ201280013671
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月17日
【發(fā)明者】M·D·薩莫, P·M·波斯徹, L·J·韋爾金森 申請(qǐng)人:哈里公司