一種電容式液位測量機械手及液位測量方法技術

本發明專利技術公開了一種電容式液位測量機械手及液位測量方法，該機械手包括手掌以及安裝在所述手掌上的五個手指模組，所述的五個手指模組安裝位置與人的手指一致，所述手掌內安裝有多個間距分布的測量芯片以及主控板，所述五個手指模組內側均安裝有銅箔，所述銅箔分別與所述測量芯片連接，所述測量芯片均與所述主控板連接。測量方法是測量芯片實時對銅箔一端的寄生電容進行讀取，銅箔上測得的寄生電容存在較大的變化，測量芯片捕捉該變化，并與閾值相比較，對該手指區域內是否有水進行判斷，并將判斷結果反饋到主控板。斷結果反饋到主控板。斷結果反饋到主控板。

【技術實現步驟摘要】
一種電容式液位測量機械手及液位測量方法


[0001]本專利技術屬于機器人
，更具體地，涉及一種電容式液位測量機械手及液位測量方法。

技術介紹

[0002]能夠與人友好交互、安全、可靠的為人提供服務的機器人是當前機器人研究的重要方向。為滿足服務要求，機器人首先需要具有良好的環境感知能力。
[0003]以典型任務—端水倒水為例，要求機器人能夠對水杯內的液位高度進行較為精確的判斷。傳統的液位測量主要基于視覺或者超聲波的手段，然而，基于視覺的測量手段對測量姿態有著較為嚴格的要求。在端水（水杯移動）、倒水（水杯傾斜）過程中，攝像頭極容易被遮擋，無法進行有效測量。基于超聲波的測量手段則需要測量探頭在水杯的正上方，液位測量更加困難。
[0004]開發出能夠在端水、倒水的過程中實時進行液位測量的機械手，對服務機器人的開發具有重要價值。

技術實現思路

[0005]專利技術目的：本專利技術的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種電容式液位測量機械手及液位測量方法，該專利技術能夠在端水（水杯移動）、倒水（水杯傾斜）等復雜環境條件下，實時、穩定的進行液位測量，提升服務機器人的感知能力。
[0006]技術方案：本專利技術所述的一種電容式液位測量機械手，包括手掌以及安裝在所述手掌上的五個手指模組，所述的五個手指模組安裝位置與人的手指一致，所述手掌內安裝有多個間距分布的測量芯片以及主控板，所述五個手指模組內側均安裝有銅箔，所述銅箔分別與所述測量芯片連接，所述測量芯片均與所述主控板連接。
[0007]在一些實施方式中，所述手指模組包括依次連接的上指節、中指節以及下指節，所述上指節與中指節連接處以及中指節與下指節連接處安裝有關節電機。
[0008]在一些實施方式中，所述關節電機安裝在所述手指模組的一側，所述手指模組的另一側安裝有卷簧。
[0009]在一些實施方式中，各個所述下指節與所述手掌連接處安裝有電機。
[0010]在一些實施方式中，所述銅箔粘貼于手指模組中食指、中指、無名指以及小拇指的內側，寬度與手指模組的寬度相等，長度與手指模組的長度相等。
[0011]另一方面，本專利技術還公開了上述一種電容式液位測量機械手的液位測量方法，包括：所述測量芯片具有寄生電容的讀取與判斷能力，銅箔在測量中充當寄生電容的一級，測量芯片實時對銅箔一端的寄生電容進行讀取，由于水的介電常數和常見盛水容器的介電常數存在較大差異，在抓取水杯內有水和沒水的情況下下，銅箔上測得的寄生電容存在較大的變化，測量芯片捕捉該變化，并與閾值相比較，對該手指區域內是否有水進行判
斷，并將判斷結果反饋到主控板。
[0012]在一些實施方式中，在正常抓握的情況下，四個測量芯片/銅箔以陣列的形式布置，綜合四個測量芯片的測量結果，對水杯內的液位高度進行測量計算。
[0013]有益效果：本專利技術的有益效果如下：（1）各手指模組與手掌之間通過關節電機與卷簧連接，同樣的，卷簧在安裝時預設扭矩，趨使手指模組向內彎曲，在機械手抓握的過程中，卷簧、關節電機共同提供抓取力，保證抓取的牢固與貼合的緊密；（2）銅箔別粘貼于食指、中指、無名指和小指的手指模組的內側，寬度與手指模組的寬度相等，長度與手指模組的長度相等，在手指模組彎曲的過程中，銅箔能隨著手指模組的彎曲而彎曲，銅箔在靠近手掌的一側與測量芯片連接，測量方便且精準；（3）測量芯片具有寄生電容的讀取與判斷能力，測量芯片分別與食指、中指、無名指和小指上的銅箔相連，銅箔在測量中充當寄生電容的一級，測量芯片實時對銅箔一端的寄生電容進行讀取；由于水的介電常數和常見盛水容器（玻璃、紙、塑料等）的介電常數存在較大差異，在抓取水杯內有水和沒水的情況下下，銅箔上測得的寄生電容存在較大的變化，測量芯片捕捉該變化，并與閾值相比較，對該手指區域內是否有水進行判斷，并將判斷結果反饋到主控板；在正常抓握的情況下，四個測量芯片/銅箔以陣列的形式布置，綜合四個測量芯片的測量結果，對水杯內的液位高度進行測量計算；（4）本專利技術提供一種電容式液位測量機械手及液位測量方法，該專利技術能夠在端水（水杯移動）、倒水（水杯傾斜）等復雜環境條件下，實時、穩定的進行液位測量，提升服務機器人的感知能力。
附圖說明
[0014]圖1是本實施例中一種電容式液位測量機械手正面結構示意圖；圖2是本實施例中一種電容式液位測量機械手背面結構示意圖；圖3是本實施例中一種電容式液位測量機械手的手指模組結構正面示意圖；圖4是本實施例中一種電容式液位測量機械手的手指模組結構側面示意圖；圖5是本實施例中一種電容式液位測量機械手水杯抓取主視圖；圖6是本實施例中一種電容式液位測量機械手水杯抓取俯視圖；圖7是本實施例中一種電容式液位測量機械手控制原理圖。
實施方式
[0015]下面將結合附圖對本專利技術的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0016]在本專利技術的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制。
[0017]在本專利技術的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相
連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本專利技術中的具體含義。
[0018]下面通過具體的實施例子并結合附圖對本專利技術做進一步的詳細描述。
實施例
[0019]如圖1和圖2所示，一種電容式液位測量機械手，包括手掌1以及安裝在所述手掌1上的五個手指模組2，所述的五個手指模組2安裝位置與人的手指一致，包括：大拇指、食指、中指、無名指和小拇指。所述手掌1內安裝有多個間距分布的測量芯片5以及主控板6，所述五個手指模組2內側均安裝有銅箔7，所述銅箔7分別與所述測量芯片5連接，所述測量芯片5均與所述主控板6連接。
[0020]測量芯片具有寄生電容的讀取與判斷能力，測量芯片分別與食指、中指、無名指和小指上的銅箔相連，銅箔在測量中充當寄生電容的一級，測量芯片實時對銅箔一端的寄生電容進行讀取；由于水的介電常數和常見盛水容器（玻璃、紙、塑料等）的介電常數存在較大差異，在抓取水杯內有水和沒水的情況下下，銅箔上測得的寄生電容存在較大的變化，測量芯片捕捉該變化，并與閾值相比較，對該手指區域內是否有水進行判斷，并將判斷結果反饋到主控板；在正常抓握的情況下，四個測量芯片/銅箔以陣列的形式布置，綜合四個測量芯片的測量結果，對水杯內的液位高度進行測量計算。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種電容式液位測量機械手，其特征在于：包括手掌（1）以及安裝在所述手掌（1）上的五個手指模組（2），所述的五個手指模組（2）安裝位置與人的手指一致，所述手掌（1）內安裝有多個間距分布的測量芯片（5）以及主控板（6），所述五個手指模組（2）內側均安裝有銅箔（7），所述銅箔（7）分別與所述測量芯片（5）連接，所述測量芯片（5）均與所述主控板（6）連接。2.根據權利要求1所述的一種電容式液位測量機械手，其特征在于：所述手指模組（2）包括依次連接的上指節（8）、中指節（9）以及下指節（10），所述上指節（8）與中指節（9）連接處以及中指節（9）與下指節（10）連接處安裝有關節電機（4）。3.根據權利要求2所述的一種電容式液位測量機械手，其特征在于：所述關節電機（4）安裝在所述手指模組（2）的一側，所述手指模組（2）的另一側安裝有卷簧（3）。4.根據權利要求2所述的一種電容式液位測量機械手，其特征在于：各個所述下指節（10）與所述手掌（1）...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王海鵬，
申請(專利權)人：江蘇工程職業技術學院，
類型：發明
國別省市：