1.本发明实施例涉及机械技术领域，特别涉及一种柔性夹具的参数测量装置及方法。


背景技术：

2.柔性夹具是软体机械人末端执行部件，也称之为柔性手指。现在市场上做柔性手指的厂家很多，出产各式各样的柔性手指。市场上各式各样的柔性手指在使用中无有统一评估参数。大多数生产柔性手指的厂家仅仅提供柔性手指外形和柔性手指抓取重量作为柔性手指的评估参数。但这两项评估参数并不能满足实际工况中柔性手指的评估，仍旧需要大量的现场实验数据辅助柔性手指的评估。因此在实际生产中，不完善的柔性手指评估参数对于柔性手指的选型和工作效率产生极大影响。
3.现有技术中，一种常规的柔性手指评估参数测量方案测量柔性手指平放状态下弯曲产生向下的压力作为柔性手指评估参数的测量，而向下的压力还包括手指本身的重力，所以在柔性手指在抓取物体的实际工况中，测量柔性手指平放状态下弯曲产生向下的压力作为柔性手指评估参数会有相当大的误差。柔性手指抓取物体时，真正作用的是柔性手指产生的水平推力作用在抓取物上产生的摩擦力，与常规的柔性手指评估参数测量方案中测量的向下的压力有着不同的作用原理。
4.综上述说，如何得到准确和全面的测量柔性手指的评估参数，是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明公开了一种柔性夹具的参数测量装置及方法。将现有技术中测量装置测量柔性夹具压力改为柔性夹具的推力，并集成了柔性夹具形变长度和高度的测量于本柔性夹具的参数测量装置上。柔性夹具的参数测量装置测量出来的柔性夹具的参数用于评估柔性夹具的形变与力之间的转化关系，全面地表现出柔性夹具的实用性，完善了柔性夹具的评估参数。
6.第一方面，本发明提供一种新型柔性手指的工作参数测量装置，电连接的控制器和测量机构，所述测量机构连接所述柔性夹具；
7.其中，所述控制器控制所述柔性夹具切换状态，以及控制所述测量机构测量所述柔性夹具各个状态下的参数，得到所述柔性夹具的参数至少两个参数，所述至少两个参数包括所述柔性夹具的非工作状态参数和工作态参数，所述工作态参数包括所述柔性夹具的推力。
8.在一种可选的实施方式中，所述测量机构包括：距离传感器、形变传感器、推力传感器、第一滑轨、第二滑轨、推力板、底板、支撑机构、固定组件；
9.所述支撑机构垂直于所述底板并固定于所述底板的端面上，所述支撑机构上安装所述第一滑轨和所述第二滑轨，所述第一滑轨与所述距离传感器相配合，使得所述距离传
感器在平行于所述底板的方向上移动，所述第二滑轨与所述形变传感器相配合，使得所述形变传感器在垂直于所述底板的方向上移动；
10.所述推力传感器设置于所述底板的端面之上，并与所述推力板连接；
11.所述固定组件用于固定所述柔性夹具，所述固定组件与所述底板活动连接。
12.在一种可选的实施方式中，所述支撑机构上还安装光学调整台，所述光学调整台用于调整所述推力板与所述柔性夹具之间的距离，所述光学调整台与推力传感器通过连接件固定连接。
13.在一种可选的实施方式中，所述测量机构还包括第三滑轨，所述第三滑轨固定在所述底板的端面上，并与所述固定组件配合，使得固定组件基于所述第三滑轨在所述底面的端面上移动。
14.在一种可选的实施方式中，所述固定组件包括：相对设置的气缸和u型夹具，所述u型夹具的u型口用于固定所述柔性夹具，所述气缸通过活塞移动压紧所述柔性夹具于所述u型夹具上。
15.在一种可选的实施方式中，所述非工作状态参数包括柔性夹具的高度，工作状态参数包括柔性夹具的形变长度。
16.第二方面，本发明还提供一种柔性夹具的参数测量方法，所述测量方法包括：
17.所述柔性夹具响应于控制信息切换形态；
18.测量所述柔性夹具各个形态下的参数，得到所述柔性夹具的参数至少两个参数，所述至少两个参数包括所述柔性夹具的非工作状态参数和工作态参数，所述工作态参数包括所述柔性夹具的推力。
19.在一种可选的实施方式中，所述测量所述柔性夹具的推力，包括：
20.将所述柔性夹具与所述推力板水平方向中线对齐；
21.通过光学调整台调整所述柔性夹具的工作面与所述推力板之间的距离，使所述推力板与所述柔性夹具的工作面紧贴；
22.对所述柔性夹具充气，使所述柔性夹具对推力板产生作用力；
23.获取所述作用力对应的推力，作为所述柔性夹具的推力。
24.在一种可选的实施方式中，所述测量所述柔性夹具各个形态下的参数，还包括：测量所述柔性夹具非工作态下所述柔性夹具的高度，以及测量所述柔性夹具工作态下的所述柔性夹具的形变长度。
25.在一种可选的实施方式中，测量所述柔性夹具高度包括：
26.将所述柔性夹具滑动至所述距离传感器的下面；
27.滑动所述距离传感器对准所述柔性夹具的顶端；
28.获得所述柔性夹具的高度。
29.在一种可选的实施方式中，测量所述柔性夹具形变长度包括：
30.将所述柔性夹具滑动对准所述形变传感器，所述形变传感器的检测信号在所述柔性夹具顶端；
31.对所述柔性夹具充气，使得所述柔性夹具弯曲；
32.滑动所述形变传感器，使得所述形变传感器的检测信号重新指示在充气后的所述柔性夹具顶端；
33.获得柔性夹具的形变长度。
附图说明
34.图1本发明一种柔性夹具的参数测量装置结构示意图。
35.图中标号说明
36.1距离传感器
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2第一滑轨
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3形变传感器
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4第二滑轨
37.5气缸
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6 u型夹具
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7推力传感器
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8光学调整台
38.9推力板
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10第三滑轨
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11底板
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12支撑机构
具体实施方式
39.下面结合附图的图1对本发明的一种柔性夹具的参数测量装置作进一步详细说明。
40.实施例1
41.第一方面，本发明公开了一种柔性夹具的参数测量装置，请参考图1，包括：电连接的控制器和测量机构，所述测量机构连接所述柔性夹具；
42.其中，所述控制器控制所述柔性夹具切换状态，以及控制所述测量机构测量所述柔性夹具各个状态下的参数，得到所述柔性夹具的参数至少两个参数，所述至少两个参数包括所述柔性夹具的非工作状态参数和工作态参数，所述工作态参数包括所述柔性夹具的推力。
43.本发明提出了一种全新的柔性夹具的测量标准，并且根据新测量标准设计一种柔性夹具的参数测量装置。新标准相对于现有测量装置对柔性夹具压力的测量，改为对柔性夹具的推力、形变长度和高度的测量。新标准用于评估柔性夹具的形变与力之间的转化关系，更加全面地展现出柔性夹具的实用性，完善了评估参数。
44.根据新的评估参数，本发明提出了一种柔性夹具的参数测量装置。该装置由控制器和测量机构组成，测量机构连接需要测量的参数的柔性夹具。控制器整合测量机构的电源以及控制柔性夹具状态切换。测量机构功能分为五小部分，其中两部分功能为固定柔性夹具和在底板上移动固定的柔性夹具，其他三个部分功能为测量柔性夹具三个参数。控制器控制测量机构测量柔性夹具的参数时，至少测量柔性夹具参数中两参数。至少两个参数包括柔性夹具的非工作状态参数和工作态参数，所述工作态参数包括所述柔性夹具的推力。
45.现有技术中柔性夹具的测量装置测量柔性夹具平放状态下弯曲产生向下的压力作为柔性夹具评估参数的测量，而向下的压力还包括柔性夹具本身的重力，所以在柔性夹具抓取物体的实际工况中，测量柔性夹具平放状态下弯曲产生向下的压力作为柔性手指评估参数会有相当大的误差。因此本装置将测量柔性夹具的压力改为测量所述柔性夹具的推力。
46.进一步，所述非工作状态参数包括所述柔性夹具的高度，所述工作状态参数包括所述柔性夹具的形变长度。也就是在本实施例中，非工作状态下的测量参数为柔性夹具高度，在工作状态下的测量参数为柔性夹具形变长度。
47.进一步，本发明的一种柔性夹具的参数测量装置，请参考图1，所述测量机构包括：
距离传感器1、形变传感器3、推力传感器7、第一滑轨2、第二滑轨4、推力板9、底板11、支撑机构12、固定组件；
48.所述支撑机构12垂直于所述底板11并固定于所述底板11的端面上，所述支撑机构12上安装所述第一滑轨2和所述第二滑轨4，所述第一滑轨2与所述距离传感器1相配合，使得所述距离传感器1在平行于所述底板11的方向上移动，所述第二滑轨4与所述形变传感器3相配合，使得所述形变传感器3在垂直于所述底板11的方向上移动；
49.所述推力传感器7设置于所述底板11的端面之上，并与所述推力板9连接；
50.所述固定组件用于固定所述柔性夹具，所述固定组件与所述底板11活动连接。
51.本测量结构中，距离传感器1在第一滑轨2滑动，与固定于固定组件上的柔性夹具在第三滑轨10上滑动，相配合完成柔性夹具高度测量；形变传感器3在第二滑轨4滑动，与固定于固定组件上的柔性夹具在第三滑轨10上滑动，相配合完成柔性夹具形变长度测量；推力板9连接到推力传感器7上，与固定于固定组件上的柔性夹具在第三滑轨10上滑动，相配合完成柔性夹具推力测量。这三个参数测量在测量过程中，距离传感器1、形变传感器3和推力传感器7都需要与柔性夹具有着距离上的要求，并且距离传感器1也需要在第一滑轨2滑动，和形变传感器3在第二滑轨4上滑动，与在第三滑轨10上滑动的柔性夹具完成柔性夹具高度和柔性夹具形变长度的测量，因此需要将第一滑轨2和所述第二滑轨4安装于支撑机构12上，距离传感器1设置于第一滑轨2上，形变传感器3设置于第二滑轨4上。支撑机构12垂直设置于底板11上，使柔性夹具的参数测量装置整体稳定固定于底板11上。
52.所述固定组件用于固定所述柔性夹具，所述固定组件与所述底板11活动连接。进一步，固定组件包括：相对设置的气缸5和u型夹具6，所述u型夹具6的u型口用于固定所述柔性夹具，所述气缸5通过活塞移动压紧所述柔性夹具于所述u型夹具6上。
53.柔性夹具放置于u型夹具6上，通过气缸5压紧柔性夹具于u型夹具上的固定方式，极大减少了需要测量的柔性夹具的外形限制，仅需要加紧柔性夹具的两个平行面即可完成固定。
54.进一步，所述测量机构还包括第三滑轨10，所述第三滑轨10固定在所述底板11的端面上，并与所述固定组件配合，使得固定组件基于所述第三滑轨10在所述底面11的端面上移动。通过固定组件于底板11上的第三滑轨10，固定组件与底板11活动连接。也就是固定组件通过滑块固定于第三滑轨10上，第三滑轨10固定于底板11上，固定组件通过滑块在第三滑轨10上滑动，与底板11活动连接。
55.固定组件在第三滑轨10上滑动到不同的位置，进行不同弄参数的测量。避免了柔性夹具被多次夹装的繁琐工序。
56.进一步，所述支撑机构12上还安装光学调整台8，所述光学调整台8用于调整所述推力板9与所述柔性夹具之间的距离，所述光学调整台8与推力传感器7通过连接件固定连接。测量柔性夹具推力的过程中，需要推力板9与柔性夹具的工作面紧贴，可以手动使推力板9与柔性夹具的工作面紧贴，也可以用安装于支撑机构12上的光学调整台8来调整推力板9，使推力板9更加精准和稳定与柔性夹具的工作面紧贴。光学调整台8与推力传感器7通过连接件连接，推力传感器7与推力板9连接，则光学调整台8通过力的传导能够调整推力板9和推力传感器7与柔性夹具之间的距离。
57.第二方面，在一种柔性夹具的参数测量装置基础上，公开了一种柔性夹具的参数
测量方法。所述测量方法包括：所述柔性夹具响应于控制信息切换形态；
58.测量所述柔性夹具各个形态下的参数，得到所述柔性夹具的参数至少两个参数，所述至少两个参数包括所述柔性夹具的非工作状态参数和工作态参数，所述工作态参数包括所述柔性夹具的推力。
59.在本实施例中，测量柔性夹具推力和柔性夹具高度，则测量方法包括，
60.步骤1，将柔性夹具放置于u型夹具上，工作时打开气缸开关，气缸压紧于柔性夹具的密封结构上，将柔性夹具固定于固定组件上；
61.步骤2，推动固定柔性夹具的固定组件在第三滑轨上滑动至距离传感器的下面，然后通过距离传感器在第一滑轨上的滑动，调整距离传感器的位置至柔性夹具的顶端，对柔性夹具的高度进行测量，距离传感器上显示的数据为柔性夹具的高度；
62.步骤3，推动固定柔性夹具的固定组件在第三滑轨上滑动至与推力板面对面，且与推力板的中线对齐，调整固定在支撑机构上的光学调整台，使推力板与柔性夹具的工作面紧贴，夹具顶端与推力传感器平齐，控制器对柔性夹具充气，柔性夹具弯曲变形，对推力板产生水平推力，使推力传感器变形，此时读取控制器下方数显表的示数为柔性夹具的推力。
63.实施例2
64.本实施例中与实施例1中相同的技术特征不再赘述，本实施例与实施例1不同之处在于柔性夹具参数的测量法，本实施例中，测量柔性夹具推力和柔性夹具形变长度，则测量方法包括：
65.步骤1，将柔性夹具放置于u型夹具上，工作时打开气缸开关，气缸压紧于柔性夹具的密封结构上，将柔性夹具固定于固定组件上；
66.步骤2，推动固定柔性夹具的固定组件在第三滑轨上滑动至与推力板面对面，且与推力板的中线对齐，调整固定在支撑机构上的光学调整台，使推力板与柔性夹具的工作面紧贴，夹具顶端与推力传感器平齐，控制器对柔性夹具充气，柔性夹具弯曲变形，对推力板产生水平推力，使推力传感器变形，此时读取控制器下方数显表的示数为柔性夹具的推力；
67.步骤3，推动固定柔性夹具的固定组件在第三滑轨上滑动，使未充气未发生形变的柔性夹具对准形变传感器，此时形变传感器检测信号指示在柔性夹具顶端上，形变传感器显示数值归0，然后控制器对柔性夹具充气，使得柔性夹具弯曲，通过形变传感器在第二滑轨在竖直方向上滑动，调整形变传感器的位置，使得形变传感器的检测信号重新指示在柔性夹具顶端上，形变传感器上显示数值为柔性夹具的形变长度。
68.实施例3
69.本实施例中与实施例1中相同的技术特征不再赘述，本实施例与实施例1与实施例2中不同之处在于柔性夹具参数的测量法，本实施例中，测量柔性夹具推力、柔性夹具形变长度和柔性夹具高度，则测量方法包括：
70.步骤1，将柔性夹具放置于u型夹具上，工作时打开气缸开关，气缸压紧于柔性夹具的密封结构上，将柔性夹具固定于固定组件上；
71.步骤2，推动固定柔性夹具的固定组件在第三滑轨上滑动至距离传感器的下面，然后通过距离传感器在第一滑轨上的滑动，调整距离传感器的位置至柔性夹具的顶端，对柔性夹具的高度进行测量，距离传感器上显示的数据为柔性夹具的高度；
72.步骤3，推动固定柔性夹具的固定组件在第三滑轨上滑动至与推力板面对面，且与
推力板的中线对齐，调整固定在支撑机构上的光学调整台，使推力板与柔性夹具的工作面紧贴，夹具顶端与推力传感器平齐，控制器对柔性夹具充气，柔性夹具弯曲变形，对推力板产生水平推力，使推力传感器变形，此时读取控制器下方数显表的示数为柔性夹具的推力；
73.步骤4，推动固定柔性夹具的固定组件在第三滑轨上滑动，使未充气未发生形变的柔性夹具对准形变传感器，此时形变传感器检测信号指示在柔性夹具顶端上，形变传感器显示数值归0，然后控制器对柔性夹具充气，使得柔性夹具弯曲，通过形变传感器在第二滑轨在竖直方向上滑动，调整形变传感器的位置，使得形变传感器的检测信号重新指示在柔性夹具顶端上，形变传感器上显示数值为柔性夹具的形变长度。
74.对于上述实施例应理解，上述实施例1至实施例3均是对本发明技术方案的示例性描述，对本发明实施例的技术方案不构成限制。在实际实现中，上述实施例1中至实施例3中各步骤的实施顺序可以互换，例如，在另外一实施方式中，实施例2对应的实施场景中，还可以先测量柔性夹具的形变长度，再测量柔性夹具的推力。本发明实施例对此不限制。
75.上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。