(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111470105.X (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 廊坊晶正 光电技术有限公司 地址 061000 河北省廊坊市大厂高新 技术 产业开发区工业 一路西段7-1号 (72)发明人 孟洋　 (74)专利代理 机构 天津市鼎拓知识产权代理有 限公司 12 233 代理人 杨向南 (51)Int.Cl. B25J 13/08(2006.01) G01L 1/24(2006.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 一种图像化感知压力的机器人触觉感知系 统及触觉感知方法 (57)摘要 本发明涉及一种图像化感知压力的机器人 触觉感知系统。 机器人触觉感知系统包括接触模 块和感知模块； 接触模块包括透明硬质 支撑层， 在透明硬质支撑层的外侧设有柔性半透光材料 层， 在柔性半透光材料层的外侧设有柔性发光 层； 感知模块包括用于从接触模块的背部获取光 源图像的广角摄像模块； 还包括从广角摄像模块 接收光源图像并进行光斑分析的分析模块。 本发 明的机器人触觉感知系统结构设计合理， 触觉感 知效果好， 有利于机器人系统进行智 能学习。 本 发明还涉及一种图像化感知压力的机器人触觉 感知方法， 此机器人触觉感知方法基于前述机器 人触觉感知系统。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114147750 A 2022.03.08 CN 114147750 A 1.一种图像化感知压力的机器人触觉感知系统， 其特征是： 包括接触模块和感知模块； 接触模块包括透明硬质支撑层(2)， 在透明硬质支撑层(2)的外侧设有柔性半透光材料层 (3)， 在柔性半透光材料层(3)的外侧设有柔性发光层(4)； 感知模块包括用于从接触模块的 背部获取光源图像的广角摄像模块(1)； 还包括 从广角摄像模块(1)接收光源图像并进 行光 斑分析的分析模块(5)。 2.如权利要求1所述的图像化感知压力的机器人触觉感知系统， 其特征是： 接触模块为 平板型结构形式， 透明硬质支撑层(2)、 柔性半透光材料层(3)和柔性发光层(4)三者为平 直 形状并叠放连接； 广角摄 像模块(1)位于 透明硬质支撑层(2)的后方。 3.如权利要求1所述的图像化感知压力的机器人触觉感知系统， 其特征是： 接触模块为 手指型结构形式， 后部开口， 透明硬质支撑层(2)、 柔性半透光材料层(3)和柔性发光层(4) 三者的截面 为U形形状并逐层叠放连接； 广角摄 像模块(1)位于后部开口处。 4.如权利要求2或3所述的图像化感知压力的机器人触觉感知系统， 其特征是： 柔性发 光层(4)包括 柔性材料基层， 在柔 性材料基层内镶嵌光 导纤维或微型LED光源。 5.如权利要求2或3所述的图像化感知压力的机器人触觉感知系统， 其特征是： 广角摄 像模块(1)选取为带广角镜 头的摄像头或带广角镜 头的CCD相机。 6.如权利要求2或3所述的图像化感知压力的机器人触觉感知系统， 其特征是： 分析模 块(5)为上位计算机或者机器人机载控制器。 7.如权利要求1至6任一项所述的图像化感知压力的机器人触觉感知系统的触觉感知 方法， 包括以下步骤： 步骤1： 触觉感知系统的接触模块与外部物体接触， 接触模块的局部受到挤压， 柔性半 透光材料层(3)和柔性发光层(4)两者发生局 部形变， 柔性半透光材料层(3)在 受压位置变 薄， 透光度增 加； 步骤2： 广角摄 像模块(1)获取其视域内的光源图像； 步骤3： 分析模块(5)从广角摄 像模块(1)获取光源图像； 步骤4： 分析模块(5)执行光斑分析算法， 对光源图像进行分析计算， 根据光斑最大光强 所在的位置判断接触模块上与外部物体的实际接触位置， 同时根据光斑的光 强分布情况计 算判断前述接触位置的形变量； 步骤5： 分析模块(5)将接触位置信息和形变量信息作为反馈信号发送给机器人控制 器， 供机器人控制器判断后续控制策略。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114147750 A 2一种图像化感知压力的机 器人触觉感知系统及触觉感知方 法 技术领域 [0001]本发明属于机器人触觉技术领域， 尤其涉及一种图像化感知压力的机器人触觉感 知系统， 本发明还涉及一种机器人触觉感知方法。 背景技术 [0002]随着技术的长足发展， 机器人技术被广泛地应用与当前的工业生产。 基于机器人 自动化技术的工业生产过程控制， 与传统的人工生产过程相比， 具有连续工作不疲累、 生产 过程精度高、 生产成本降低等诸多优势， 是未来工业生产的重要发展方向。 机器人触觉是指 机器人感知外部环境的手段， 通过为机器人设置触觉感知手段， 令机器人及其控制系统能 够判断自身工况， 并根据对工况的获取情况向机器人的动作端发出起停 等指令。 因此， 机器 人触觉感知手段类似于人类的感官， 通过为机器人配置或者构建合适的触觉感知手段， 能 够提升机器人自身的智能性和运行 稳定性、 可靠性。 [0003]现有的机器人触觉感知手段通常基于各种传感器构建， 典型的传感器是压力传感 器， 通过设置在特定位置的多个压力传感器产生的压力信号， 实现对触觉的模拟。 然而， 压 力传感器通常具有单一方向检测的工作特性， 无法实现多方向的压力感知。 这就导致现有 的触觉感知手段感知能力受 限。 而随着机器人进入家用等更多复杂的应用场景， 需要有满 足机器人触觉皮肤的更好的技术手段， 即现有的智能机器人有着更高的模拟触感需求。 同 时， 前述基于压力传感器的触觉感知手段并不利于机器人自身的智能系统进行学习， 这导 致机器人的发展和使用受到限制。 [0004]因此， 需要对机器人的触觉感知系统和触觉感知方法进行优化设计， 以解决前述 技术问题。 发明内容 [0005]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、 触觉感知效 果好、 有利于 机器人系统进行智能学习的图像化感知压力的机器人触觉感知系统。 [0006]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是： 一种图像化感知 压力的机器人触觉感知系统包括接触模块和感知模块； 接触模块包括透明硬质支撑层， 在 透明硬质支撑层的外侧设有柔性半透光材料层， 在柔性半透光材料层的外侧设有柔性发光 层； 感知模块包括用于从接触模块的背部获取光源图像的广角摄像模块； 还包括从广角摄 像模块接收光源图像并进行光斑分析的分析模块。 [0007]本发明的优点和积极效果是： [0008]本发明提供了一种结构设计合理的机器人触觉感知系统， 与现有基于压力传感器 的机器人触觉感知系统相比， 本发明中通过令触觉感知系统由接触模块和感知模块构成， 实现了对机器人与外部物体之间接触状况 的感知。 通过令接触模块由透明硬质支撑层、 柔 性半透光材料层和柔性发光层构成， 实现了在受压情况下采用透光情况的变化反映受压位 置和受压作用大小的技术方案。 通过令感知模块由广角摄像模块构成， 实现了对前述透光说　明　书 1/4 页 3 CN 114147750 A 3