采摘機器人觸覺信息特征提取與處理研究

嚴正紅，郭藝丹，陳 琳,2

（1.安徽國防科技職業(yè)學院 電氣技術(shù)學院，安徽 六安 237011；2.合肥工業(yè)大學 電子科學與應(yīng)用物理學院，安徽 合肥 230002）

在復(fù)雜環(huán)境下，采摘機器人能夠精準快速感知被抓果實是機器人實施抓取策略，進行柔性無損、精準采摘和抓取作業(yè)的基礎(chǔ)和前提［1］。目前，觸覺作為一種重要的智能感官模式［2-3］，已經(jīng)受到國內(nèi)外研究者們的關(guān)注。研究者們利用不同類型的觸覺傳感器分別對果實表面粗糙度、成熟度，物體材質(zhì)、接觸位置和接觸壓力、軟硬度屬性等進行感知辨識分類［4-7］，但應(yīng)用單一傳感器不足以反饋全部接觸特征信息。

因此，為使采摘機器人能準確地采摘到果實，提出將多陣列觸覺傳感器集成到采摘機器人末端手指中，搭建采摘機器人抓取控制系統(tǒng)和觸覺感知平臺。對機器人接觸目標果實的高維數(shù)據(jù)特征提取算法進行研究，為機器人對果實物理特性進行辨識奠定基礎(chǔ)。

1 抓取與觸覺感知系統(tǒng)設(shè)計

1.1 抓取系統(tǒng)構(gòu)建

采摘機器人抓取系統(tǒng)的末端執(zhí)行器采用SCHUNK公司的WSG50二指夾持器，該末端執(zhí)行器集成有力反饋傳感器，可實時對接觸力進行測量，抓取過程的閉合位移由位置編碼器測量。機械手與上位機借助于TCP/IP協(xié)議進行通信，通過VC++/MFC編程實現(xiàn)機械手指的運動控制，具體控制系統(tǒng)情況如圖1所示。

圖1 采摘機器人抓取控制系統(tǒng)

1.2 觸覺反饋系統(tǒng)

集成在機械手中的觸覺傳感器采用的是德國WEISS公司生產(chǎn)的WTS0406-38高精度的觸覺陣列傳感器，可實時采集并顯示接觸應(yīng)力圖像。……