一种机器人末端压力反馈系统的制作方法

本发明涉及压力反馈领域，具体涉及一种机器人末端压力反馈系统。

背景技术：

相关技术中的机器人末端多采用模仿人体手指的爪式机械手对物体进行抓取，由于对力度把握不准确，时常会导致损坏所抓取的物体，这种不精确的机器人末端也因此限制了机器人的推广。

利用压力传感器与吸盘方式的机器人末端可让此问题得到解决。在传感器网络中常用到两种网络覆盖方式：静态网络覆盖和动态网络覆盖。静态网络覆盖是指无线传感器网络根据最初的任务需求对监控区域进行覆盖，网络拓化结构在工作过程中不会发生变化。在静态覆盖的网络中，无线传感器网络由静态传感器节点构成，即网络在初始部署后节点位置不再改变，传统的无线传感器网络通常是静态传感器网络。动态网络覆盖是指仅由移动传感器节点组成的一种网络结构，该网络具有很强的移动性，一般应用在动态监测的应用中。在网络完成初始部署后，移动节点可根据网络覆盖能量及网络覆盖质量等要求作出调整。在无线传感器网络运行过程中，当传感器节点能量差别很大时，需要通过某些方法对节点的能量消耗和均衡剩余能量做出动态调整。当监测的重点区域发生变化时，某些区域的覆盖质量和传感器采集频率需要进行相应调整以满足网络监测需求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种机器人末端压力反馈系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种机器人末端压力反馈系统，包括末端抓手模块、压力传感器模块和中央控制模块，所述末端抓手模块设有抓手，用于接触物体并对其进行抓取；所述压力传感器模块同时采取静态网络覆盖与动态网络覆盖方法，用于将抓手与物体接触时产生的压力信号传输至中央控制模块；所述中央控制模块用于将压力信号处理后反馈给末端抓手模块，控制抓手的力度。

本发明的有益效果为：本发明采用压力传感器来实现机器人末端的压力反馈，结构简单，易于推广，成本低廉，且压力传感器具有极高的灵敏度，可提高机器人末端的反应速度。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的框架结构图；

图2是本发明的压力传感器模块的框架结构图。

附图标记：

末端抓手模块1、压力传感器模块2、中央控制模块3、初始节点部署子模块21、定位子模块22和移动节点部署子模块23。

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种机器人末端压力反馈系统，包括末端抓手模块1、压力传感器模块2和中央控制模块3，所述末端抓手模块1设有抓手，用于接触物体并对其进行抓取；所述压力传感器模块2同时采取静态网络覆盖与动态网络覆盖方法，用于将抓手与物体接触时产生的压力信号传输至中央控制模块3；所述中央控制模块3用于将压力信号处理后反馈给末端抓手模块1，控制抓手的力度。

优选地，所述末端抓手模块设有的抓手为吸盘。

本发明上述实施例，采用压力传感器来实现机器人末端的压力反馈，结构简单，易于推广，成本低廉，且压力传感器具有极高的灵敏度，可提高机器人末端的反应速度。

优选地，所述压力传感器模块包括初始节点部署子模块、定位子模块和移动节点部署子模块，在压力传感器开始工作前进行设置初始化参数设定：末端抓手与物体接触区域面积x×y、静态节点数、移动节点数、节点感知半径、噪声方差、移动距离阈值和迭代次数；

所述初始节点部署子模块用于对静态节点与移动节点进行初始的部署，具体为：

(1)对传感器网络进行初始的静态节点进行随机性部署，完成静态节点部署后，静态节点位置不再改变；

(2)对移动节点的检测概率进行计算，采用自定义检测概率计算公式：

式中，wμ表示第μ个移动节点的检测概率，δ为噪声方差，e为参与目标检测的移动节点的能量，f为各节点接收信号强度一致时的距离，v为虚警率，ζ为传播损耗因子，d为目标所在点(pm,qm)与移动节点初始位置(pa,qa)之间的最大距离，表示标准高斯累计分布函数，z为标准高斯累计分布函数的变量；

由于各个位置的检测概率是连续的，检测概率曲线类似于波浪线，会出现波谷，在检测概率曲线的波谷筛选出最低波谷处的检测概率wmin，得到wmin对应的位置坐标，并构建移动节点目标位置，迭代次数增加1，继续检测，直到迭代结束，得到全部移动节点的目标位置(pb,qb)，将移动节点的目标位置(pb,qb)发送至定位子模块。

本发明上述实施例，利用自定义检测概率公式对移动节点的检测概率进行计算，并完成移动节点目标位置的构建，有利于利用移动节点的移动性对机器人抓手与物体接触区域进行最大化的覆盖，保证压力信号的有效性；同时利用静态节点与移动节点进行合理部署，降低总节点的个数，降低机器人的制作成本，同时保证机器人末端抓手的灵敏度。

优选地，其特征是，所述定位子模块用于进行移动节点初始位置到目标位置的移动方案距离计算，计算出移动节点的移动距离，在计算移动距离时，采用自定义移动权重距离公式：

式中，ln表示第n个调整方案的移动权重距离，βj为权重因子(pa,qa)为移动节点的初始位置，(pb,qb)为移动节点的目标位置，m为移动节点个数；

如果调整移动节点的移动距离大于移动距离阈值，将有关的调整移动节点的移动距离数据以及移动节点目标位置数据进行删除，然后寻找下一节点，直到调整移动节点的移动距离小于或等于移动距离阈值，并将ln以及移动节点目标位置(pb,qb)发送到移动节点部署模块。

本发明上述实施例，保证压力传感器模块中移动节点以较小的移动距离移动到目标位置，且每个移动节点每次检测只移动一次，避免移动节点反复移动和单个节点移动距离过大造成的能量浪费；对不需要的方案数据进行删除，降低中央控制模块的储存冗余。

优选地，所述移动节点部署子模块用于对调整方案进行评价，选择评价效果最佳的调整方案对移动节点进行部署调整，其中自定义部署系数计算公式为：

式中，kn表示第n个调整方案的自定义部署系数，x×y为检测区域的面积，ln表示调整移动节点移动权重距离，δ为噪声方差，e为参与目标检测的节点的能量，f为各节点接收信号强度一致时的距离，v为虚警率，ζ为传播损耗因子，d为移动节点目标位置(pb,qb)与移动节点初始位置(pa,qa)之间的最大距离，表示标准高斯累计分布函数，z为标准高斯累计分布函数的变量；

调整移动节点的位置，并在每次调整后，对自定义部署系数kn进行计算，当kn值达到最大时，停止调整方案的计算，以kn值最大时的调整方案调整移动节点的位置，然后固定移动节点位置，完成移动节点部署，并对目标进行实际检测；

当移动节点处于非工作状态是，保持休眠状态。

本发明上述实施例，通过对自定义部署系数进行评价后再决定移动节点的位置，合理部署移动节点的位置，在保证压力传感器网络有较高的覆盖率同时降低调整移动节点时的移动距离，且使非工作状态的移动节点保持休眠，降低压力传感器的耗能，延长压力传感器网络寿命，从而延长机器人的维护周期。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。