一種連續液位測量機械夾手及液位測量方法技術

本發明專利技術公開了一種連續液位測量機械夾手及液位測量方法，該連續液位測量機械夾手由中心支架

【技術實現步驟摘要】
一種連續液位測量機械夾手及液位測量方法


[0001]本專利技術屬于機器人
，更具體地，涉及一種連續液位測量機械夾手及液位測量方法
。

技術介紹

[0002]如何實現對不同形狀杯子內水位高度的測量是當前機器人智能化發展亟待解決的問題，當前機器人的智能化水平尚不足以對水杯內水的高度進行準確的判斷
。
傳統的基于視覺或超聲的液位測量手段雖然可以實現水杯內液位高度的實時測量，但是兩者均要求探測傳感器與水杯之間保持特定的位姿關系
。
第一：傳感器與水杯之間必須始終保持非接觸狀態；第二，為避免測量盲區，傳感器與水杯之間必須保持一定距離；第三，傳感器與水杯之間不能有任何物體的干擾
。
[0003]由于以上問題，導致傳統的液位測量方法無法直接安裝到機械手上
。
而安裝到其他任何位置均無法實現隨著機械手的運動靈活調整到滿足要求的探測位置，使用上造成了極大不便
。
如何克服現有技術缺陷，實現任何形狀水杯內水位高度的精確測量，對于機器人智能化的發展具有重要意義
。

技術實現思路

[0004]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，提供一種連續液位測量機械夾手及液位測量方法，能夠穩定抓握多種形狀
、
尺寸的水杯，并實現水杯內液位高度的連續測量，提升服務機器人的感知能力與智能化程度
。
[0005]技術方案：本專利技術所述的一種連續液位測量機械夾手，包括中心支架
、r/>舵機
、
定位夾爪
、
定位夾手
、
測量夾手
、
旋轉夾爪以及主控板，所述中心支架上安裝有所述舵機和主控板，所述舵機的輸出軸通過齒輪機構分別連接有兩側的旋轉夾爪的一端，兩側的所述旋轉夾爪的另一端連接有所述定位夾爪，一側的所述定位夾爪上連接有所述定位夾手，另一側的所述定位夾爪上連接有所述測量夾手，所述測量夾手內側貼附有多個測量電極片
。
[0006]在一些實施方式中，所述中心支架呈平板梯形結構，一面安裝舵機和主控板，另一面安裝齒輪機構
。
[0007]在一些實施方式中，所述齒輪機構相互嚙合的主動齒輪和從動齒輪，主動齒輪與所述舵機的輸出軸連接，所述主動齒輪和從動齒輪均為漸開線齒輪，兩者的模數與齒數相同，并均固定在中心支架上
。
[0008]在一些實施方式中，所述旋轉夾爪包括四個，其中兩個旋轉夾爪一端分別與主動齒輪和從動齒輪的旋轉中心固定，隨主動齒輪和從動齒輪的旋轉進行等角速度轉動，另一端與與定位夾爪連接形成旋轉副
。
[0009]在一些實施方式中，另外兩個旋轉夾爪一端與中心支架連接形成旋轉副，另一端與定位夾爪連接形成旋轉副
。
[0010]在一些實施方式中，所述定位夾爪包括兩個，其中一側的定位夾爪上有四個孔，其
中兩個孔與旋轉夾爪連接，另外兩個孔與定位夾手連接，定位夾爪與定位夾手之間的位姿關系固定
。
[0011]在一些實施方式中，另一側的定位夾爪上有四個孔，其中兩個孔與旋轉夾爪連接，另外兩個孔與測量夾手連接，定位夾爪與測量夾手之間的位姿關系固定
。
[0012]在一些實施方式中，所述測量電極片采用銅箔，銅箔相互之間留有間隙
。
[0013]在一些實施方式中，所述定位夾手與測量夾手均采用活動部件，其一面分別與定位夾爪連接，另一面包含多種形狀，用以與不同形狀
、
尺寸的杯子實現緊密貼合
。
[0014]另一方面，本專利技術還公開了一種連續液位測量機械夾手的液位測量方法，該方法包括：
[0015]主控板上安裝有寄生電容測量芯片，該芯片與各個銅箔進行連接，分別測量各個銅箔上的寄生電容；
[0016]將測量得到的各個寄生電容的值匯總，得到當前水杯內水位高度的連續值：通過該區域下的液位高度與寄生電容的函數關系：
[0017]C
i
＝
f(h
i
)
，
C∈[C1，
C2]，
h∈[h1，
h2][0018]h
i
其中，為第
i
個銅箔處的液位高度，
C
i
為第
i
個銅箔上測量得到的寄生電容，測量得到所有電極上的寄生電容值，取寄生電容在
[C1，
C2]區間內的液位高度并求均值：
[0019][0020]其中，
N
為寄生電容在
[C1，
C2]區間內的所有銅箔數量，
C
i
為測量得到的第
i
個銅箔上的寄生電容值
。
[0021]有益效果：本專利技術的測量機械夾手，測量夾手內側橫向貼銅箔作為電極片，銅箔厚度較薄，可以緊密貼合在測量夾手上
。
根據測量夾手尺寸的不同，可以粘貼不同數量的銅箔
。
主控板上安裝寄生電容測量芯片，與所有銅箔連接，分別測量各個銅箔上的寄生電容；最后，將測量得到的各個寄生電容的值匯總，得到當前水杯內水位高度的連續值
。
[0022]旋轉夾爪呈長方體結構，共有四個，其中兩個旋轉夾爪一端分別與主動齒輪和從動齒輪的旋轉中心固定，隨主動齒輪和從動齒輪的旋轉進行等角速度轉動
(
此處假設轉動中心
A)
，另一端與與定位夾爪連接形成旋轉副
(
轉動中心
B)。
另外兩個旋轉夾爪一端與中心支架連接形成旋轉副
(
轉動中心
C)
，另一端與定位夾爪連接形成旋轉副
(
轉動中心
D)。
由于采用相同的旋轉夾爪，
AB
與
CD
之間的距離相同；同時，中心支架1上
AC
之間的距離和定位夾爪4上
BD
之間的距離相同，使得
ABDC
構成了穩定的平行四邊形結構
。
[0023]測量夾手內側橫向貼銅箔作為電極片，銅箔厚度較薄，可以緊密貼合在測量夾手上；根據測量夾手尺寸的不同，可以粘貼不同數量的銅箔
。
銅箔與銅箔之間留有間隙，避免相互之間測量存在干擾
。
[0024]定位夾手與測量夾手均采用活動部件，其一面分別于定位夾爪連接，另一面包含多種形狀，典型形狀包含不同尺寸的圓弧形和平面形等
。
用以與不同形狀
、
尺寸的杯子實現緊密貼合
。
銅箔與杯壁的緊密貼合，有助于提高寄生電容的測量精度
。
附圖說明
[0025]圖1是本實施例中一種連續液位測量機械夾手正面結構示意圖；
[0026]圖2是本實施例中一種連續液位測量機械夾手背面結構示意圖；
[0027]圖3是本實本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種連續液位測量機械夾手，其特征在于：包括中心支架
(1)、
舵機
(2)、
定位夾爪
(4)、
定位夾手
(5)、
測量夾手
(6)、
旋轉夾爪
(7)
以及主控板
(8)
，所述中心支架
(1)
上安裝有所述舵機
(2)
和主控板
(8)
，所述舵機
(2)
的輸出軸通過齒輪機構分別連接有兩側的旋轉夾爪
(7)
的一端，兩側的所述旋轉夾爪
(7)
的另一端連接有所述定位夾爪
(4)
，一側的所述定位夾爪
(4)
上連接有所述定位夾手
(5)
，另一側的所述定位夾爪
(4)
上連接有所述測量夾手
(6)
，所述測量夾手
(6)
內側貼附有多個測量電極片
(12)。2.
根據權利要求1所述的一種連續液位測量機械夾手，其特征在于：所述中心支架
(1)
呈平板梯形結構，一面安裝舵機
(2)
和主控板
(8)
，另一面安裝齒輪機構
。3.
根據權利要求2所述的一種連續液位測量機械夾手，其特征在于：所述齒輪機構相互嚙合的主動齒輪
(9)
和從動齒輪
(10)
，主動齒輪
(9)
與所述舵機
(2)
的輸出軸連接，所述主動齒輪
(9)
和從動齒輪
(10)
均為漸開線齒輪，兩者的模數與齒數相同，并均固定在中心支架
(1)
上
。4.
根據權利要求3所述的一種連續液位測量機械夾手，其特征在于：所述旋轉夾爪
(7)
包括四個，其中兩個旋轉夾爪
(7)
一端分別與主動齒輪
(9)
和從動齒輪
(10)
的旋轉中心固定，隨主動齒輪
(9)
和從動齒輪
(10)
的旋轉進行等角速度轉動，另一端與與定位夾爪
(4)
連接形成旋轉副
。5.
根據權利要求4所述的一種連續液位測量機械夾手，其特征在于：另外兩個旋轉夾爪
(7)
一端與中心支架
(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：