本發明屬于機器人手爪與觸覺感知，涉及仿生機器人粘附手爪，本發明還涉及仿生機器人粘附手爪的多模態界面狀態感知方法。

背景技術：

1、現有粘附手爪多依賴單一方向對抓式結構加壓，易導致粘附界面壓力不均，工件偏移或表面不平時，不能及時調整，導致工件滑落，需機器人高精度定位配合，容錯率低，難以適配多姿態作業場景。同時現有粘附手爪缺乏粘附狀態感知能力，僅靠預設參數“盲抓”，無法識別粘附力不足、工件掉落的情況，即便部分手爪集成了基礎感知單元，感知方向也大多僅限于法向，難以覆蓋復雜的抓取場景，然而，仿生粘附結構通過切向剪切運動實現對粘附界面的動態調控，其粘附界面法向與切向狀態的協同感知方法仍有待深入研究。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供仿生機器人粘附手爪，采用兩個方向的對抓式機械手爪，解決了現有黏附手爪存在的抓取不穩定的問題。

2、本發明的另一目的是提供仿生機器人粘附手爪的多模態界面狀態感知方法，通過該能夠同時實現粘附界面法向與切向狀態的協同感知功能。

3、本發明所采用的第一種技術方案是，仿生機器人粘附手爪，包括手爪框架，手爪框架的四周分別設置有粘附感知模塊，手爪框架的中心處設有驅動機構。

4、本發明第一種技術方案的特點還在于：

5、手爪框架包括方框形手爪支架，手爪支架的四周分別設置有導軌組件a、導軌組件b、導軌組件c及導軌組件d，導軌組件a、導軌組件b、導軌組件c及導軌組件d上分別安裝一個粘附感知模塊，導軌組件a與導軌組件c位于直線i上，導軌組件b和導軌組件d位于直線ii上，直線i和直線ii垂直設置。

6、導軌組件a包括平行設置的導軌a和導軌b，導軌a與導軌b之間安裝有粘附感知模塊；

7、導軌組件b包括平行設置的導軌c和導軌d，導軌c與導軌d之間安裝有粘附感知模塊；

8、導軌組件c包括平行設置的導軌e和導軌f，導軌e和導軌f之間安裝有粘附感知模塊；

9、導軌組件d包括平行設置的導軌g和導軌h，導軌g和導軌h之間安裝有粘附感知模塊。

10、手爪支架分別通過銷軸a、銷軸b、銷軸c、銷軸d、銷軸e、銷軸f、銷軸g、銷軸h與外殼相連。

11、驅動機構分別通過螺栓a、螺栓b安裝在手爪框架的中心處。

12、粘附感知模塊包括安裝座，安裝座上分別安裝有靴形結構a、靴形結構b、靴形結構c及靴形結構d，靴形結構a、靴形結構b、靴形結構c及靴形結構d上均安裝有薄膜壓力傳感器，靴形結構a、靴形結構b、靴形結構c及靴形結構d上分別對應黏附有蘑菇狀粘附結構a、蘑菇狀粘附結構b、蘑菇狀粘附結構c、蘑菇狀粘附結構d。

13、驅動機構包括舵機，舵機通過螺栓c與舵臂連接，舵臂分別通過銷軸i、銷軸j、銷軸k、銷軸l與連桿a、連桿b、連桿c、連桿d相連形成轉動副，連桿a、連桿b、連桿c、連桿d分別通過銷軸m、銷軸n、銷軸o、銷軸p與四個粘附感知模塊相連形成轉動副。

14、本發明采用的第二種技術方案是，仿生機器人粘附手爪的多模態界面狀態感知方法，具體包括如下過程：

15、預壓階段：粘附感知模塊接觸目標表面后施加預壓力，感知信號對應減小，實現對預壓狀態的感知；

16、剪切階段：舵機轉動，帶動舵臂轉動，與舵臂相連的連桿a、連桿b、連桿c、連桿d隨之移動，進而帶動四個粘附感知模塊分別沿著導軌a和導軌b、導軌c和導軌d、導軌e和導軌f、導軌g和導軌h直線運動，仿生粘附手爪法向自由，法向力無變化，而感知電壓信號隨剪切位移下降，實現剪切位移的感知；

17、脫附階段：舵機反裝，四個粘附感知模塊沿著各自導軌回到初始位置，法向力由預壓力變為粘附力后驟降為零，感知信號增大后恢復初始狀態，實現粘附狀態的感知。

18、本發明的有益效果如下：

19、（1）本發明通過將薄膜壓力傳感器嵌入到靴形結構的底面內側中，使得粘附結構能夠感知預壓力，調整初始粘附力，感知剪切力，調整界面接觸狀態，感知負載，確定是否是可承載范圍，是否可靠抓附、掉落等，從而進行主動調控，增強粘附穩定性。

20、（2）在靴形結構的底面內側嵌入薄膜壓力傳感器，根據應力演化過程，確定了感知策略，一個薄膜壓力傳感器實現了預壓和剪切兩個方向感知，以及承載、掉落等狀態感知，不僅使結構更加緊湊，同時保證了在對粘附結構主體功能的影響較低的情況下，具有良好的感知功能。憑借單一薄膜壓力傳感器實現感知功能，降低了其應用成本，提高了其應用價值。

21、（3）本發明采用兩個方向的對抓式手爪，可根據四個爪感知信號的差異，調整手爪位姿，調整粘附狀態。

1.仿生機器人粘附手爪，其特征在于：包括手爪框架（1），手爪框架（1）的四周分別設置有粘附感知模塊（2），手爪框架（1）的中心處設有驅動機構（3）。

2.根據權利要求1所述的仿生機器人粘附手爪，其特征在于：所述手爪框架（1）包括方框形手爪支架（1-2），手爪支架（1-2）的四周分別設置有導軌組件a、導軌組件b、導軌組件c及導軌組件d，導軌組件a、導軌組件b、導軌組件c及導軌組件d上分別安裝一個粘附感知模塊（2），導軌組件a與導軌組件c位于直線i上，導軌組件b和導軌組件d位于直線ii上，直線i和直線ii垂直設置。

3.根據權利要求2所述的仿生機器人粘附手爪，其特征在于：所述導軌組件a包括平行設置的導軌a（1-5）和導軌b（1-6），導軌a（1-5）與導軌b（1-6）之間安裝有粘附感知模塊（2）；

4.根據權利要求3所述的仿生機器人粘附手爪，其特征在于：所述手爪支架（1-2）分別通過銷軸a（1-13）、銷軸b（1-14）、銷軸c（1-15）、銷軸d（1-16）、銷軸e（1-17）、銷軸f（1-18）、銷軸g（1-19）、銷軸h（1-20）與外殼（1-1）相連。

5.根據權利要求4所述的仿生機器人粘附手爪，其特征在于：所述驅動機構（3）分別通過螺栓a（1-3）、螺栓b（1-4）安裝在手爪框架（1）的中心處。

6.根據權利要求5所述的仿生機器人粘附手爪，其特征在于：所述粘附感知模塊（2）包括安裝座（2-1），安裝座（2-1）上分別安裝有靴形結構a（2-2）、靴形結構b（2-3）、靴形結構c（2-4）及靴形結構d（2-5），靴形結構a（2-2）、靴形結構b（2-3）、靴形結構c（2-4）及靴形結構d（2-5）上均安裝有薄膜壓力傳感器（2-10），靴形結構a（2-2）、靴形結構b（2-3）、靴形結構c（2-4）及靴形結構d（2-5）上分別對應黏附有蘑菇狀粘附結構a（2-6）、蘑菇狀粘附結構b（2-7）、蘑菇狀粘附結構c（2-8）、蘑菇狀粘附結構d（2-9）。

7.根據權利要求6所述的仿生機器人粘附手爪，其特征在于：所述驅動機構（3）包括舵機（3-1），舵機（3-1）通過螺栓c（3-15）與舵臂（3-2）連接，舵臂（3-2）分別通過銷軸i（3-7）、銷軸j（3-8）、銷軸k（3-9）、銷軸l（3-10）與連桿a（3-3）、連桿b（3-4）、連桿c（3-5）、連桿d（3-6）相連形成轉動副，連桿a（3-3）、連桿b（3-4）、連桿c（3-5）、連桿d（3-6）分別通過銷軸m（3-11）、銷軸n（3-12）、銷軸o（3-13）、銷軸p（3-14）與四個粘附感知模塊（2）相連形成轉動副。

8.仿生機器人粘附手爪的多模態界面狀態感知方法，其特征在于：具體包括如下過程：