技术领域
[0001] 本
发明涉及
机器人技术领域，特别是涉及一种触滑觉传感器、柔性手指抓取系统及其抓 取方法。
背景技术
[0002] 随着
机器人技术的迅猛发展，对能在复杂环境下执行任务的机器人的需求日益增加。由 于抓取作业的复杂性和特殊性，机器人抓取成功率低、损伤率高，柔性抓取和夹持已成为相 关机器人研究的关键技术。
[0003]
现有技术中多结合触滑觉传感器进行柔性抓取，但是现有触滑觉传感器至少具有以下缺 点：采用压阻
薄膜式结构，一般为微型结构，结构复杂，加工制造困难，成本高；不能判断 滑移方向及物体作用于器件的剪切
力；触觉与滑觉信息解耦困难；传感原理复杂，不易进行 计算，信息反馈方面存在一定的延时性。此外，机器人系统的抓取装置与触滑觉传感器分别 独立制造，再集成融合，导致切合性及适应性并不是很好。
发明内容
[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种全新结构的触滑觉传感器及 柔性手指抓取系统，用于解决上述技术问题。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种触滑觉传感器，包括：触滑觉传感单 元及
机架，所述触滑觉传感单元设置在所述机架上；
[0006] 所述触滑觉传感单元包括传动一体化
转轴、磁流变弹性体感应曲面、感应曲面
电压采集
电路、滑觉信息传导
块、磁流变弹性体感应块及感应块电桥电路；所述传动一体化转轴可旋 转地设置在所述机架上；所述磁流变弹性体感应曲面设置在所述传动一体化转轴的侧面上， 所述感应曲面电压采集电路与所述磁流变弹性体感应曲面电性连接；所述传动一体化转轴包 括阶梯轴，两个所述滑觉信息传导块分别同径向地设置在所述阶梯轴的两个不同凹陷处；沿 着垂直于所述阶梯轴的径向方向，每个所述滑觉信息传导块的两侧分别设有一个所述磁流变 弹性体感应块，所述感应块电桥电路与四个所述磁流变弹性体感应块电性连接；
[0007] 所述机架包括挡块，所述挡块对所述滑觉信息传导块及磁流变弹性体感应块进行限位阻 挡。
[0008] 可选地，所述触滑觉传感单元还包括第一
轴承及第二轴承，所述传动一体化转轴的一端 设置在所述第一轴承的内孔中、另一端设置在所述第二轴承的内孔中；所述机架还包括机架 本体，所述机架本体上设有第一轴承盛放槽及第二轴承盛放槽，所述第一轴承设置在所述第 一轴承盛放槽中，所述第二轴承设置在所述第二轴承盛放槽中，使得所述传动一体化转轴可 旋转地设置在所述机架上；所述机架还包括用于盛放所述滑觉信息传导块及磁流变弹性体感 应块的盛放台，两个所述盛放台设置在所述机架本体上，沿着垂直于所述传动一体化转轴的 径向方向，每个所述盛放台的两侧分别设有一个所述挡块。
[0009] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种柔性手指抓取系统，包括：
[0010] 固定放置机架，其上放置有被抓取的物体；
[0011] 直线滑轨
丝杠传动装置，至少包括丝杠和套设在所述丝杠上的连接滑块，设置在所述固 定放置机架上且所述丝杠的轴向垂直于所述物体所在平面；
[0012] 连接板，与所述连接滑块连接；
[0013] 柔性手指抓取装置，用来抓取所述物体且能实时反馈抓取所述物体时的滑移信息及抓取 力信息，与所述连接板连接。
[0014] 可选地，所述直线滑轨丝杠传动装置还包括滑轨、滑轨丝杠固定
支架及滑块升降驱动电 机，所述滑轨与所述丝杠并行设置在所述滑轨丝杠固定支架上，所述连接滑块的一端设置在 所述滑轨上、另一端套设在所述丝杠上，所述滑块升降驱动
电机设置在所述滑轨丝杠固定支 架的一端且所述滑块升降
驱动电机的转轴与所述丝杠连接，所述滑块升降驱动电机带动所述 丝杠转动，所述丝杠的转动带动所述连接滑块在所述滑轨上做直线运动。
[0015] 可选地，所述柔性手指抓取装置包括柔性手指第一指、柔性手指第二指、柔性手指第三 指、第一驱动电机、第二驱动电机及第三驱动电机；所述柔性手指第一指可旋转地设置在所 述连接板的一端，所述第一驱动电机设置在所述连接板上，所述第一驱动电机带动所述柔性 手指第一指转动；所述柔性手指第二指可旋转地设置在所述连接板的另一端，所述第二驱动 电机设置在所述连接板上，所述第二驱动电机带动所述柔性手指第二指转动，所述柔性手指 第三指与所述柔性手指第二指远离所述连接板的一端可旋转地连接，所述第三驱动电机设置 在柔性手指第三指与所述第二柔性手指的连接处，所述第三驱动电机带动所述柔性手指第三 指转动。
[0016] 可选地，所述柔性手指第一指包括第一指机架、上述触滑觉传感单元、轴承端盖、第一 指帽及第一防尘罩；
[0017] 所述第一指机架包括第一机架本体及第一
旋转轴，所述第一旋转轴设置在所述第一机架 本体靠近所述连接板的一端，所述第一旋转轴与所述第一驱动电机的转轴连接；所述触滑觉 传感单元可旋转地设置在所述第一指机架上，所述第一机架本体上设有第三轴承盛放槽及第 四轴承盛放槽，所述第一轴承设置在所述第三轴承盛放槽中，所述第二轴承设置在所述第四 轴承盛放槽中，所述第三轴承盛放槽及第四轴承盛放槽外露的一侧分别设有所述轴承端盖；
[0018] 所述第一指机架还包括盛放台及挡块，两个所述盛放台设置在所述第一机架本体上，所 述盛放台盛放所述滑觉信息传导块及磁流变弹性体感应块，沿着垂直于所述传动一体化转轴 的径向方向，每个所述盛放台的两侧分别设有一个所述挡块，所述挡块对所述滑觉信息传导 块及磁流变弹性体感应块进行限位阻挡；
[0019] 两个所述第一指帽分别设置在所述第一机架本体上，对所述第三轴承盛放槽及第四轴承 盛放槽外露的一侧进行密封保护；
[0020] 所述第一防尘罩设置在所述第一机架本体上，对所述传动一体化转轴外露的一侧进行遮 挡保护。
[0021] 可选地，所述柔性手指第二指包括第二指机架、上述触滑觉传感单元、轴承端盖、第二 指帽及第二防尘罩；
[0022] 所述第二指机架包括第二机架本体及第二旋转轴，所述第二旋转轴设置在所述第二机架 本体靠近所述连接板的一端，所述第二旋转轴与所述第二驱动电机的转轴连接；所述触滑觉 传感单元可旋转地设置在所述第二指机架上，所述第二机架本体上设有第五轴承盛放槽及第 六轴承盛放槽，所述第一轴承设置在所述第五轴承盛放槽中，所述第二轴承设置在所述第六 轴承盛放槽中，所述第五轴承盛放槽及第六轴承盛放槽外露的一侧分别设有所述轴承端盖；
[0023] 所述第二指机架还包括盛放台及挡块，两个所述盛放台设置在所述第二机架本体上，所 述盛放台盛放所述滑觉信息传导块及磁流变弹性体感应块，沿着垂直于所述传动一体化转轴 的径向方向，每个所述盛放台的两侧分别设有一个所述挡块，所述挡块对所述滑觉信息传导 块及磁流变弹性体感应块进行限位阻挡；
[0024] 两个所述第二指帽分别设置在所述第二机架本体上，对所述第五轴承盛放槽及第六轴承 盛放槽外露的一侧进行密封保护；
[0025] 所述第二防尘罩设置在所述第二机架本体上，对所述传动一体化转轴外露的一侧进行遮 挡保护；
[0026] 所述第二机架本体远离所述连接板的一端设有旋转轴放置槽，用于放置所述第三驱动电 机的转轴。
[0027] 可选地，所述柔性手指第三指包括第三指机架、上述触滑觉传感单元、轴承端盖、第三 指帽及第三防尘罩；
[0028] 所述第三指机架包括第三机架本体及电机轴
固定器，所述电机轴固定器设置在所述第三 机架本体靠近所述柔性手指第二指的一端，所述电机轴固定器用于固定所述第三驱动电机的 转轴，使所述第三驱动电机可以带动所述第三机架本体旋转；所述触滑觉传感单元可旋转地 设置在所述第三指机架上，所述第三机架本体上设有第七轴承盛放槽及第八轴承盛放槽，所 述第一轴承设置在所述第七轴承盛放槽中，所述第二轴承设置在所述第八轴承盛放槽中，所 述第七轴承盛放槽及第八轴承盛放槽外露的一侧分别设有所述轴承端盖；
[0029] 所述第三指机架还包括盛放台及挡块，两个所述盛放台设置在所述第三机架本体上，所 述盛放台盛放所述滑觉信息传导块及磁流变弹性体感应块，沿着垂直于所述传动一体化转轴 的径向方向，每个所述盛放台的两侧分别设有一个所述挡块，所述挡块对所述滑觉信息传导 块及磁流变弹性体感应块进行限位阻挡；
[0030] 两个所述第三指帽分别设置在所述第三机架本体上，对所述第七轴承盛放槽及第八轴承 盛放槽外露的一侧进行密封保护；
[0031] 所述第三防尘罩设置在所述第三机架本体上，对所述传动一体化转轴外露的一侧进行遮 挡保护。
[0032] 可选地，所述柔性手指抓取系统还包括上位机、
控制器、
语音识别模块及出
触摸屏，所 述上位机分别与所述控制器、语音识别模块及触摸屏连接，所述控制器分别与所述滑块升降 驱动电机、第一驱动电机、第二驱动电机及第三驱动电机连接，所述触摸屏设置在所述固定 放置机架上，所述上位机、控制器及语音识别模块设置在所述触摸屏的背部，所述触摸屏提 供
人机交互界面。
[0033] 可选地，所述控制器中集成设置有材质
感知神经网络模型，对被抓取的所述物体的触滑 觉信息及材质
属性信息进行感知记忆。
[0034] 此外，为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种柔性手指抓取系统的抓取方 法，包括步骤：
[0035] 提供上述柔性手指抓取系统；
[0036] 开启触摸屏，通过所述人机交互界面选择控
制模式；
[0037] 控制所述柔性手指抓取装置移动到
指定抓取
位置；
[0038] 控制所述柔性手指抓取装置抓取物体，在抓取过程中，实时反馈滑移信息及抓取力信息， 并根据所述滑移信息调节抓取力；
[0039] 控制所述柔性手指抓取所述物体后移动到指定高度，并停留指定时间；
[0040] 将抓取过程中反馈的触滑觉信息及抓取稳定后反馈的触滑觉信息输入训练好的材质感知 神经网路模型中，得出所述物体的材质属性信息；
[0041] 控制所述柔性手指将所述物体放回原位。
[0042] 如上所述，本发明的触滑觉传感器，具有以下有益效果：
[0043] 通过触滑觉传感单元中的磁流变弹性体感应曲面及感应曲面电压采集电路，可将抓取物 体时物体对磁流变弹性体感应曲面施加的压力转变为磁流变弹性体感应曲面
电阻信号的变化， 再将变化的电阻信号转化为电压信号，从而建立起电压信号与压力信息的关系，由采集到的 电压信号可转换得到物体的抓取力信息；通过触滑觉传感单元中可旋转的传动一体化转轴、 两个滑觉信息传导块、四个磁流变弹性体感应块、感应块电桥电路及机架上的挡块，可旋转 的传动一体化转轴及挡块能将物体的滑移信息(滑移量及滑移方向)传递到受
挤压形变的磁 流变弹性体感应块中使其电阻信号发生变化，再通过四个磁流变弹性体感应块及感应块电桥 电路构成的电桥可将磁流变弹性体感应块变化的电阻信号转化为电压信号，从而建立起电压 信号与滑移量及滑移方向的关系，由采集到的电压信号可转换得到物体的滑移量及滑移方向 信息，再结合时间可以得到滑移速度信息；本发明的触滑觉传感器的结构简单、触觉(抓取 力信息)与滑觉(滑移信息)解耦计算原理简单，计算量相对较小。
附图说明
[0044] 图1-图2显示为本发明
实施例中触滑觉传感器的结构示意图。
[0045] 图3-图12显示为本发明实施例中柔性手指抓取系统的结构示意图。
[0046] 图13显示为本发明实施例中柔性手指抓取系统的抓取方法
流程图。
[0047] 图14显示为本发明实施例中柔性手指抓取系统的控制流程图。
具体实施方式
[0048] 如前述在背景技术中所提及的，
发明人研究发现，现有机器人系统中多结合触滑觉传感 器进行柔性抓取，但是现有触滑觉传感器至少具有以下缺点：采用压阻薄膜式结构，一般为 微型结构，结构复杂，加工制造困难，成本高；不能判断滑移方向及物体作用于器件的剪切 力；触觉与滑觉信息解耦困难；传感原理复杂，不易进行计算，信息反馈方面存在一定的延 时性。此外，机器人系统的抓取装置与触滑觉传感器分别独立制造，再集成融合，导致切合 性及适应性并不是很好；对相同型号或者相同材质的产品进行抓取时，无材质识别功能，不 能及时判断材质属性，仍按照频繁反馈处理方式进行抓取，费时。
[0049] 基于此，本发明提供一种全新结构的触滑觉传感器及柔性手指抓取系统，在触滑觉传感 器中：通过磁流变弹性体感应曲面及感应曲面电压采集电路将物体对磁流变弹性体感应曲面 施加的压力转变为磁流变弹性体感应曲面电阻信号的变化，再将变化的电阻信号转化为电压 信号，从而建立起电压信号与压力信息的关系，由采集到的电压信号可转换得到物体的抓取 力信息；通过可旋转的传动一体化转轴及挡块将物体的滑移信息(滑移量及滑移方向)传递 到受挤压形变的磁流变弹性体感应块中使其电阻信号发生变化，再通过四个磁流变弹性体感 应块及感应块电桥电路构成的电桥可将磁流变弹性体感应块变化的电阻信号转化为电压信号， 从而建立起电压信号与滑移量及滑移方向的关系，由采集到的电压信号可转换得到物体的滑 移量及滑移方向信息，再结合时间可以得到滑移速度信息。
[0050] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本
说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。
[0051] 请参阅图1至图14。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明 的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状 及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局 型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明 书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条 件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响 本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖 的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一” 等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变 或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0052] 如图1-图2所示，本发明提供一种触滑觉传感器，其包括：触滑觉传感单元1及机架2， 触滑觉传感单元1设置在机架2上；
[0053] 如图1所示，触滑觉传感单元1包括传动一体化转轴1-1、磁流变弹性体感应曲面1-2、 感应曲面电压采集电路(图中未示出)、滑觉信息传导块1-3、磁流变弹性体感应块1-4及感 应块电桥电路(图中未示出)；传动一体化转轴1-1可旋转地设置在机架2上；磁流变弹性 体感应曲面1-2设置在传动一体化转轴1-1的侧面上，感应曲面电压采集电路与磁流变弹性 体感应曲面1-2电性连接；传动一体化转轴1-1包括阶梯轴，两个滑觉信息传导块1-3分别同 径向地设置在阶梯轴的两个不同凹陷处；垂直于阶梯轴的径向，每个滑觉信息传导块1-3的 两侧分别设有一个磁流变弹性体感应块1-4，感应块电桥电路与四个磁流变弹性体感应块
1-4 电性连接；
[0054] 机架2包括挡块2-3，挡块2-3对滑觉信息传导块1-3及磁流变弹性体感应块1-4进行限 位阻挡。
[0055] 详细地，如图1所示，触滑觉传感单元1还包括第一轴承1-5及第二轴承1-6，传动一体 化转轴1-1的一端设置在第一轴承1-5的内孔中、另一端设置在第二轴承1-6的内孔中；如图 2所示，机架2还包括机架本体2-1，机架本体2-1上设有第一轴承盛放槽2-A及第二轴承盛 放槽2-B，第一轴承1-5设置在第一轴承盛放槽2-A中，第二轴承1-6设置在第二轴承盛放槽 2-B中，使得传动一体化转轴1-1可旋转地设置在机架2上；机架2还包括用于盛放滑觉信息 传导块1-3及磁流变弹性体感应块1-4的盛放台2-2，如图2所示，两个盛放台2-2相互独立 地设置在机架本体2-1上，沿着垂直于传动一体化转轴1-1的径向方向，每个盛放台2-
2的两 侧分别设有一个挡块2-3。
[0056] 其中，磁流变弹性体是一个压阻感应单元，主要是将压力转变成磁流变弹性体的形变， 从而使其电阻发生变化；磁流变弹性体感应曲面1-2是以磁流变弹性体为
基础制作出的拥有 一定厚度的曲面膜，制作的时候，表面需要制作出一层凸起，且需要对其表面进行磨砂处理， 保证磁流变弹性体感应曲面1-2的粗糙度以增强磁流变弹性体感应曲面1-2与被抓取物体的
摩擦力；可选地，磁流变弹性体感应曲面1-2采用强力胶固定在传动一体化转轴1-1的侧面 上，保证连接的牢固性，以便可以顺利的传递滑觉信息；磁流变弹性体感应块1-4是以磁流 变弹性体为基础制作出的长方体小块(如3mmx5mmx2mm规格的长方体小块)，通过磁流变 弹性体感应曲面1-2、传动一体化转轴1-1及滑觉信息传导块1-3传递的滑动信息，来采集滑 觉信息。
[0057] 详细地，触滑觉传感器的传感原理如下：
[0058] 1、抓取力信息获取
[0059] 在触滑觉传感单元1中，利用磁流变弹性体感应曲面1-2的压阻效应，通过物体对磁流 变弹性体施加压力，可以使磁流变弹性体感应曲面1-2发生形变，导致其电
阻变化，再结合 感应曲面电压采集电路将变化的电阻信号转化为电压信息，从而建立采集的电压信号与压力 信息的关系，由采集到的电压信号可转换得到抓取力信息(触觉信息)。
[0060] 2、滑移方向信息、滑移量信息、滑移速度信息的获取
[0061] 在机架2中，机架本体2-1提供了一个刚性结构，使得其他部件能够依附于该结构；第 一轴承盛放槽2-A是用来盛放触滑觉传感单元1中的第一轴承1-5，第二轴承盛放槽2-B是用 来盛放触滑觉传感单元1中的第二轴承1-6；盛放台2-2用来放置滑觉信息传导块1-3及磁流 变弹性体感应块1-4，挡块2-3是用来阻挡滑觉信息传导块1-3及磁流变弹性体感应块1-4的 运动，当触滑觉传感单元1
接触物体时收到物体的摩擦力会使得传动一体化转轴
1-1产生旋 转进而带动滑觉信息传导块1-3及磁流变弹性体感应块1-4，固定的挡块2-3会阻挡滑觉信息 传导块1-3及磁流变弹性体感应块1-4的运动，使得磁流变弹性体感应块1-4受到力的作用， 产生形变，发生压阻效应，如图3所示(图3中将磁流变弹性体感应块1-4等效为电阻)，再 通过感应块电桥电路与四个磁流变弹性体感应块1-4电性连接构成电桥将磁流变弹性体感应 块1-4变化的电阻信号转化为电压信号，从而建立起电压信号与滑移量及滑移方向的关系， 由采集到的电压信号可转换得到物体的滑移量及滑移方向信息，再结合时间可以得到滑移速 度信息。
[0062] 详细地，利用传动一体化转轴1-1、滑觉信息传导块1-3及挡块2-3将物体的滑移量信息 转化为对磁流变弹性体感应块1-4施加的压力信息，进而可以得到磁流变弹性体感应块1-4 的形变量信息(弹性体感应块1-4的形变量信息可通过磁流变弹性体感应块1-4的电阻变化 得到)，进而得到磁流变弹性体感应块1-4形变量△x与滑移量l的关系式；再通过感应块电 桥电路与四个磁流变弹性体感应块1-4连接起来，构成如图4所示的半桥双臂电路，将测量 的电阻信号转化为可以被采集到的电压信号；最终可以求得滑移量l与采集到的电压信号的 关系，得到滑移量信息；由定时时间得到滑移速度信息；通过半桥双臂电路可判断出滑移方 向信息。
[0063] 更详细地，如图4-图5所示，滑移量l与采集到的电压信号的关系式推导如下：
[0064]
[0065] 其中，ey为C、D点间采集的
电信号，E为电桥的供电电压Ui的电压值；
[0066] 当ey＝0时，电桥平衡，此时应满足如下条件：
[0067] R3R4＝R1R2
[0068] 如当各桥臂电阻发生微小变化ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4后，电桥失去平衡，此时的输出电 压为：
[0069]
[0070] 我们采用四个桥臂电阻相等的全等臂电桥，即R1＝R2＝R3＝R4＝R
[0071]
[0072] 若此时至少两个触滑觉传感器被用于固定并提升物体，即传动一体化转轴1-1反转，如 图5所示，向下滑移：
[0073] ΔR1＝ΔR2＝ΔR，ΔR3＝ΔR4＝0
[0074]
[0075]
[0076] 因为
[0077]
[0078] R(F)为磁流变弹性体感应块1-4受到F大小的力后的电阻值；
[0079] R0为磁流变弹性体感应块1-4初始状态的电阻值；
[0080] h为磁流变弹性体感应块1-4厚度；
[0081] l为磁流变弹性体感应块1-4长度；
[0082] m为磁流变弹性体感应块1-4宽度；
[0083] Δh为磁流变弹性体感应块1-4受到F大小的力后的压缩量；
[0084] 为磁流变弹性体感应块1-4
硅橡胶基体与导电颗粒的势垒高度(镍粉)
[0085] d0为零压力下导电颗粒间最小间隙距离；
[0086]
[0087] D为镍粉的粒径；
[0088] φ为镍粉填充的体积分数，本发明采用15％。
[0089] G为磁流变弹性体感应块1-4的压缩模量；
[0090] R(0)＝R
[0091] ΔR＝R(0)-R(σ)
[0092]
[0093]
[0094] 如图5所示，设传动一体化转轴1-1半径为r，滑移量为l，转换为压力时，磁流变弹性体 感应块1-4的形变量为Δx，传动一体化转轴1-1旋转了θ(弧度)，磁流变弹性体感应块1-4 的本体厚度为h，实际
应力σz，实际正应力为σ，则：
[0095] Δx＝r sinθ
[0096] l＝rθ
[0097]
[0098] 此处压缩量Δx＝Δh
[0099]
[0100]
[0101] 若传动一体化转轴1-1正转，向上滑移，原理一样。
[0102] 同时，本发明还提供一种利用上述触滑觉传感器的柔性手指抓取系统，如图6所示，其 包括：
[0103] 固定放置机架3，其上放置有被抓取的物体；
[0104] 直线滑轨丝杠传动装置4，至少包括丝杠4-1和套设在丝杠4-1上的连接滑块4-2，设置 在固定放置机架3上且丝杠4-1的轴向垂直于物体所在平面；
[0105] 连接板5，与连接滑块4-2连接；
[0106] 柔性手指抓取装置6，用来抓取物体且能实时反馈抓取物体时的滑移信息及抓取力信息， 与连接板5连接。
[0107] 详细地，如图6所示，固定放置机架3主要包括：由
合金铝型材加工出来的铝型材骨架 3-1、用于放置抓取物品的
铸铁平台3-2、用于固定丝杠滑轨装置4的
铸铁竖平面3-3，铝型材 骨架3-1与铸铁平台3-2、铝型材骨架3-1与铸铁竖平面3-3均通过
螺栓进行连接。
[0108] 详细地，如图6所示，直线滑轨丝杠传动装置4固定在铸铁竖平面3-3上，直线滑轨丝 杠传动装置4还包括滑轨4-3、滑轨丝杠固定支架4-4及滑块升降驱动电机4-5，滑轨丝杠固 定支架4-4设置在铸铁竖平面3-3上，滑轨4-3与丝杠4-1并行设置在滑轨丝杠固定支架4-4 上，连接滑块4-2的一端设置在滑轨4-3上、另一端套设在丝杠4-1上，滑块升降驱动电机 4-5设置在滑轨丝杠固定支架4-4的一端且滑块升降驱动电机4-5的转轴与丝杠4-1连接，滑 块升降驱动电机4-5带动丝杠4-1转动，丝杠4-1的转动带动连接滑块4-2在滑轨4-3上做直 线运动。
[0109] 详细地，如图7所示，连接板5主要包括：旋转轴放置槽5-1、电机连接孔5-2、电机盛 放槽5-3、滑块连接孔5-4，旋转轴放置槽5-1的设计是方便电机
驱动轴的安装，可以直接放 入其中；电机连接孔5-2是为了将电机固定在连接板5上；电机放在电机盛放槽5-3内，可 以使电机传动更加稳定；滑块连接孔5-4采用螺栓将连接板5与连接滑块4-2连接起来。
[0110] 详细地，如图8所示，柔性手指抓取装置6包括柔性手指第一指6-1、柔性手指第二指 6-2、柔性手指第三指6-3、第一驱动电机6-4、第二驱动电机6-5及第三驱动电机6-6；柔性 手指第一指6-1可旋转地设置在连接板5的一端，第一驱动电机6-4设置在连接板5一端的 电机盛放槽5-3中，第一驱动电机6-4带动柔性手指第一指6-1转动；柔性手指第二指6-2可 旋转地设置在连接板5的另一端，第二驱动电机6-5设置在连接板5另一端的电机盛放槽5-3 中，第二驱动电机6-5带动柔性手指第二指6-2转动，柔性手指第三指6-6与柔性手指第二指 6-5远离连接板5的一端可旋转地连接，第三驱动电机6-6设置在柔性手指第三指6-3与所述 柔性手指第二指6-2的连接处，第三驱动电机6-6带动柔性手指第三指6-3转动。
[0111] 更详细地，如图1、图9-图10所示，柔性手指第一指6-1包括第一指机架6-11、触滑觉 传感单元6-12、轴承端盖6-13、第一指帽6-14及第一防尘罩6-15；
[0112] 第一指机架6-11包括第一机架本体6-111及第一旋转轴6-112，第一旋转轴6-112设置在 第一机架本体6-111靠近连接板5的一端，第一旋转轴6-112与第一驱动电机6-4的转轴连接； 触滑觉传感单元6-12可旋转地设置在第一指机架6-11上，第一机架本体6-111上设有第三轴 承盛放槽6-11A及第四轴承盛放槽6-11B，触滑觉传感单元6-12的结构同如图1所示的触滑 觉传感单元1，触滑觉传感单元6-12的第一轴承设置在第三轴承盛放槽6-11A中，触滑觉 传感单元6-12的第二轴承设置在第四轴承盛放槽6-11B中，第三轴承盛放槽
6-11A及第四轴 承盛放槽6-11B外露的一侧分别设有轴承端盖6-13；
[0113] 同样地，与图2中的机架一样，第一指机架6-11还包括盛放台6-113及挡块6-114，两 个盛放台6-113设置在第一机架本体6-111上，盛放台6-113盛放触滑觉传感单元6-12中滑 觉信息传导块及磁流变弹性体感应块，垂直于触滑觉传感单元6-12中传动一体化转轴的径向， 每个盛放台6-113的两侧分别设有一个挡块6-114，挡块6-114对滑觉信息传导块及磁流变弹 性体感应块进行限位阻挡；
[0114] 两个第一指帽6-14分别设置在第一机架本体6-111上，对第三轴承盛放槽6-11A及第四 轴承盛放槽6-11B外露的一侧进行密封保护，第一指帽6-14是为了封闭空间，防止灰尘进入 柔性手指第一指6-1的内部，对其中的原部件造成顺坏，防止轴承的滑脱，提升柔性手指的 美观感；第一防尘罩6-15设置在第一机架本体6-111上，对触滑觉传感单元6-12中传动一体 化转轴外露的一侧进行遮挡保护，第一防尘罩6-15用于防尘、提升美观感。
[0115] 可选地，第一指帽6-14与第一防尘罩6-15均通过螺栓与第一机架本体6-111进行连接； 触滑觉传感单元6-12为主要部件，也是采集触滑觉信息的有效部件，即采集滑移方向信息、 滑移量信息、滑移速度信息、抓取力信息，通过采集到的信息反馈到控制器进行有效的控制 及识别；轴承端盖6-13主要防止轴承的滑脱。
[0116] 详细地，如图8所示，柔性手指第二指6-2包括第二指机架6-21、触滑觉传感单元、轴 承端盖、第二指帽(图中未示出)及第二防尘罩；
[0117] 更详细地，如图11所示，第二指机架6-21包括第二机架本体6-211及第二旋转轴6-212， 第二旋转轴6-212设置在第二机架本体6-211靠近连接板5的一端，第二旋转轴6-212与第二 驱动电机6-5的转轴连接；触滑觉传感单元可旋转地设置在第二指机架6-21上，第二机架本 体6-211上设有第五轴承盛放槽6-21A及第六轴承盛放槽6-21B，触滑觉传感单元中的第一轴 承设置在第五轴承盛放槽6-21A中，触滑觉传感单元中的第二轴承设置在第六轴承盛放槽 6-21B中，第五轴承盛放槽6-21A及第六轴承盛放槽6-21B外露的一侧分别设有轴承端盖；
[0118] 第二指机架6-21还包括盛放台6-213及挡块6-214，其功能及位置设置同第一指机架6-11， 在此不再赘述；同理，两个第二指帽分别设置在第二机架本体6-211上，对第五轴承盛放槽 6-21A及第六轴承盛放槽6-21B外露的一侧进行密封保护；第二防尘罩设置在第二机架本体 6-211上，对触滑觉传感单元中的传动一体化转轴外露的一侧进行遮挡保护。
[0119] 更详细地，如图11所示，第二机架本体6-211远离连接板5的一端设有旋转轴放置槽 6-21C，用于放置容纳第三驱动电机6-6的转轴。
[0120] 详细地，如图8所示，柔性手指第三指6-3包括第三指机架6-31、触滑觉传感单元6-32、 轴承端盖(图中未示出)、第三指帽6-34及第三防尘罩；
[0121] 如图12所示，第三指机架6-31包括第三机架本体6-311及电机轴固定器6-314，电机轴 固定器6-314设置在第三机架本体6-311靠近柔性手指第二指6-2的一端，电机轴固定器6-314 用于固定第三驱动电机6-6的转轴，使第三驱动电机6-6可以带动第三机架本体6-31旋转； 触滑觉传感单元可旋转地设置在第三指机架6-31上，第三机架本体6-311上设有第七轴承盛 放槽6-31A及第八轴承盛放槽6-31B，触滑觉传感单元中的第一轴承设置在第七轴承盛放槽 6-31A中，触滑觉传感单元中的第二轴承设置在所述第八轴承盛放槽6-31B中，第七轴承盛 放槽6-31A及第八轴承盛放槽6-31B外露的一侧分别设有轴承端盖；第三指机架6-31还包括 盛放台6-312及挡块6-313，其功能及位置设置同第一指机架6-11，在此不再赘述；两个第三 指帽分别设置在第三机架本体6-311上，对第七轴承盛放槽6-31A及第八轴承盛放槽6-31B 外露的一侧进行密封保护；第三防尘罩设置在第三机架本体6-311上，对触滑觉传感单元中 传动一体化转轴外露的一侧进行遮挡保护。
[0122] 详细地，整个柔性手指抓取系统还包括上位机、控制器、语音识别模块及出触摸屏(图 中未示出)，上位机分别与控制器、语音识别模块及触摸屏连接，控制器分别与滑块升降驱 动电机4-5、第一驱动电机6-4、第二驱动电机6-5及第三驱动电机6-6连接，触摸屏设置在 固定放置机架3上，上位机、控制器及语音识别模块设置在触摸屏的背部，触摸屏提供人机 交互界面。
[0123] 详细地，控制器中集成设置有材质感知神经网络模型，对被抓取的物体A的触滑觉信息 及材质属性信息进行感知记忆。
[0124] 此外，如图13所示，本发明还提供一种上述柔性手指抓取系统的抓取方法，包括步骤：
[0125] S1、提供上述柔性手指抓取系统；
[0126] S2、开启触摸屏，通过人机交互界面选择控制模式；
[0127] S3、控制柔性手指抓取装置移动到指定抓取位置；
[0128] S4、控制柔性手指抓取装置抓取物体，在抓取过程中，实时反馈滑移信息及抓取力信息， 并根据滑移信息调节抓取力；
[0129] S5、控制柔性手指抓取所述物体后移动到指定高度，并停留指定时间；
[0130] S6、将抓取过程中反馈的触滑觉信息及抓取稳定后反馈的触滑觉信息输入训练好的材质 感知神经网路模型中，得出物体的材质属性信息；
[0131] S7、控制柔性手指将物体放回原位。
[0132] 在步骤S6中，将抓取过程中反馈的触滑觉信息及抓取稳定后反馈的触滑觉信息输入训练 好的材质感知神经网路模型中，得出抓取材质属性信息，以便下一次有相同类型的物体时， 可以直接施加对应压力，保证抓取的实时性、快速性和
稳定性。
[0133] 其中，柔性手指抓取系统的整体控制
框图可参见图14，在此不再赘述。
[0134] 综上所述，在本发明所提供的触滑觉传感器及柔性手指抓取系统中，通过触滑觉传感单 元中的磁流变弹性体感应曲面及感应曲面电压采集电路，可将抓取物体时物体对磁流变弹性 体感应曲面施加的压力转变为磁流变弹性体感应曲面电阻信号的变化，再将变化的电阻信号 转化为电压信号，从而建立起电压信号与压力信息的关系，由采集到的电压信号可转换得到 物体的抓取力信息；通过触滑觉传感单元中可旋转的传动一体化转轴及挡块能将物体的滑移 信息(滑移量及滑移方向)传递到受挤压形变的磁流变弹性体感应块中使其电阻信号发生变 化，再通过四个磁流变弹性体感应块及感应块电桥电路构成的电桥可将磁流变弹性体感应块 变化的电阻信号转化为电压信号，从而建立起电压信号与滑移量及滑移方向的关系，由采集 到的电压信号可转换得到物体的滑移量及滑移方向信息，再结合时间可以得到滑移速度信息； 本发明的触滑觉传感器的结构简单、触觉(抓取力信息)与滑觉(滑移信息)解耦计算原理 简单，计算量相对较小；再结合材质感知神经网络模型进行记忆存储，以便下一次有相同类 型的物体时，可以直接施加对应压力，保证抓取的实时性、快速性和稳定性。
[0135] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本发明的
权利要求所涵盖。
