CN114734454B - 一种软体机器手臂运动方法、装置及软体机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种软体机器手臂运动方法、装置及软体机器人。所述软体机器手臂运动方法包括：获取柔性双模态传感器所传递的信号类型，所述信号类型包括接近信号以及接触信号；根据所述接近信号以及接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动。本申请的软体机器手臂运动方法采用柔性双模态传感器进行控制指令的传送，可以使得本申请的软体机器手臂在运动过程中，可以根据需要来通过接触信号或接近信号来进行软体臂本体以及软体手的运动，从而可以在不希望与软体机器手臂接触时，通过接近信号来控制，而在希望或者可以与软体机器手臂接触时，通过接触信号进行控制。
Description
技术领域
本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种软体机器手臂运动方法、软体机器手臂运动装置、软体机器人以及柔性双模态传感器。
背景技术
软体机器人多采用软材料加工而成，相比刚性机器人，自由度高度冗余，运动更加灵活，且可根据周围的环境主动或者被动地改变自身的形态，极大弥补了刚性机器人的不足，将机器人的设计、建模、控制及应用推向了更高的平台。现有的软体机器人样机已经展示了其在移动、抓持、医疗和人机交互等领域的独特优势。但是如果想要使得软体机器人真正的在实际当中应用就必须实现软体机器人的本体感知和环境感知能力。开发能与软体机器人具有良好相容性的柔性传感器。
当前研究工作主要存在两个技术缺陷，首先目前用于软体机器人传感的柔性传感器大都是基于触觉触感的，即外界交互物体必须与软体机器人发生物理接触后。这将会导致软体机器人产生被动变形，影响软体机器人运动能力和控制精度，进一步限制软体机器人的应用场景。第二个技术缺陷是目前缺少关于软体机器人示教的研究工作，尤其是对于连续体软体机器人。连续体软体机器人自由度多，编程控制难度较大，需要操作的人员具备较高的编程控制基础。这也严重限制了软体机器人的智能化水平及其推广应用。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的在于提供软体机器手臂运动方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
为实现上述目的，本申请提供了一种软体机器手臂运动方法，软体机器手臂运动方法包括：
获取柔性双模态传感器所传递的信号类型，所述信号类型包括接近信号以及接触信号；
根据所述接近信号和/或接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动。
可选地，所述根据所述接近信号以及接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动包括：
当所述双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动；
当所述双模态传感器所传递的信号为接触信号时，生成软体手控制信号以控制软体手运动。
可选地，所述当所述双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动包括：
判断所述接近信号是否在预设时间内保持不变，若是，则
根据该在预设时间内保持不变的接近信号来生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动。
可选地，所述当所述双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动进一步包括：
判断所述接近信号是否在预设时间内保持不变，若否，则
获取在预设时间内的接近信号的变化曲线；
获取预设变化曲线数据库，所述预设变化曲线数据库包括至少一条预设变化曲线以及每个预设变化曲线对应的控制策略；
将获取的所述变化曲线与所述变化曲线数据库内的各个预设变化曲线进行相似度计算，获取相似度超过预设阈值的预设变化曲线所对应的控制策略；
根据所述控制策略生成软体臂本体控制信号以控制所述软体臂本体运动。
可选地，在所述获取柔性双模态传感器所传递的信号类型之前，所述软体机器手臂运动方法进一步包括：
获取待与柔性双模态传感器互动的物体的图像信息；
识别所述待与柔性双模态传感器互动的物体的图像信息，从而获取待与柔性双模态传感器互动的物体的类型；
获取物体类型数据库，所述物体类型数据库中包括至少一种物体类型；
判断所述待与柔性双模态传感器互动的物体的类型是否与所述物体类型数据库中的一种物体类型相同，若是，则
获取所述柔性双模态传感器所传递的信号类型。
可选地，所述当所述双模态传感器所传递的信号为接触信号时，生成软体手控制信号以控制软体手运动包括：
判断所述接触信号是否超过预设接触时间，若是，则
根据该在预设时间内保持不变的接近信号来生成软体手控制信号以控制软手运动。
可选地，所述当所述双模态传感器所传递的信号为接触信号时，生成软体手控制信号以控制软体手运动进一步包括：
判断所述接触信号是否超过预设接触时间，若否，则
判断所述接触信号是否出现多次，若是，则
获取接触信号的次数、每次接触信号持续的时间以及各次接触信号之间的时间间隔，所述接触信号的次数、每次接触信号持续的时间以及各次接触信号之间的时间间隔组成接触信号组合；
获取接触信号数据库，所述接触信号数据库包括至少一个接触信号预设组合以及软体手运动策略，一个软体手运动策略对应一个接触信号预设组合；每个接触信号预设组合包括接触信号的次数信息、每个接触信号的接触持续时间信息以及各个接触信号之间的时间间隔信息；
判断所述接触信号组合是否与所述接触信号数据库中的一个接触信号预设组合相同，若是，则获取该接触信号预设组合对应的软体手运动策略；
根据所述软体手运动策略生成软体手控制信号以控制所述软体手运动。
本申请还提供了一种软体机器手臂运动装置，所述软体机器手臂运动装置包括：
获取模块，所述获取模块用于获取柔性双模态传感器所传递的信号类型，所述信号类型包括接近信号以及接触信号；
控制信号生成模块，所述控制信号生成模块用于根据所述接近信号和/或接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动。
本申请还提供了一种软体机器人，所述软体机器人包括：
软体臂本体，所述软体臂本体内设置有至少一条软体臂气道；
软体手，所述软体手与所述软体臂本体连接，所述软体手内设置有至少一条软体手气道；
多通道气动系统，所述多通道气动系统与各个所述软体臂气道连通且与各个所述软体手气道连通，用于为各个所述软体臂气道中的一个或多个提供气体，以使软体臂本体弯曲运动以及用于为各个所述软体手气道中的一个或多个提供气体，以使所述软体手弯曲运动；
柔性双模态传感器，所述柔性双模态传感器设置在所述软体臂本体和/或软体手外部，所述柔性双模态传感器与所述多通道气动系统连接；
软体机器手臂运动装置，所述软体机器手臂运动装置分别与所述柔性双模态传感器以及多通道气动系统连接，所述软体机器手臂运动装置为如权利要求8所述的软体机器手臂运动装置，所述软体机器手臂运动装置所生成的控制信号传递给所述多通道气动系统，从而使所述多通道气动系统通过控制信号控制软体臂本体运动或软体手运动。
本申请还提供了一种柔性双模态传感器，所述柔性双模态传感器包括：
柔性介电层；
柔性电极层，所述柔性电极层的一个面设置在所述柔性介电层的一个面上；
刺激层，所述刺激层的一个面设置在所述柔性电极层的另一个面上；
液态金属电路，所述液态金属电路的一个面设置在所述刺激层的另一个面上；
液态金属封装层，所述液态金属封装层设置在所述液态金属电路的另一个面上。
本申请的软体机器手臂运动方法采用柔性双模态传感器进行控制指令的传送，可以使得本申请的软体机器手臂在运动过程中，可以根据需要来通过接触信号或接近信号来进行软体臂本体以及软体手的运动，从而可以在不希望与软体机器手臂接触时，通过接近信号来控制，而在希望或者可以与软体机器手臂接触时，通过接触信号进行控制，另外，当信号有两种类型时，还可以分别通过不同的信号来选择性控制软体臂本体运动还是软体手运动，从而实现一个传感器可以分别控制两个不同的部件的运动。
附图说明
图1是根据本申请一实施例的软体机器手臂运动方法的流程示意图。
图2是图1所示的柔性双模态传感器的结构示意图。
图3是图2所示的柔性双模态传感器的原理示意图。
图4是根据本申请一实施例的软体机器手臂的结构示意图。
图5位图4所示的软体机器手臂中人机交互系统远离示意图。
图6是一种电子设备，用于实现图1所示的软体机器手臂运动方法。
附图标记
1-软体臂本体；2-软体手；3-柔性双模态传感器；31-柔性介电层；32-柔性电极层；33-刺激层；34-液态金属电路；35-液态金属封装层。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
图1是根据本申请一实施例的软体机器手臂运动方法的流程示意图。
图2是图1所示的柔性双模态传感器的结构示意图。
图3是图2所示的柔性双模态传感器的原理示意图。
图4是根据本申请一实施例的软体机器手臂的结构示意图。
如图1所示的软体机器手臂运动方法包括：
步骤1：获取柔性双模态传感器所传递的信号类型，信号类型包括接近信号以及接触信号；
步骤2：根据所述接近信号和/或接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动。
本申请的软体机器手臂运动方法采用柔性双模态传感器进行控制指令的传送，可以使得本申请的软体机器手臂在运动过程中，可以根据需要来通过接触信号或接近信号来进行软体臂本体以及软体手的运动，从而可以在不希望与软体机器手臂接触时，通过接近信号来控制，而在希望或者可以与软体机器手臂接触时，通过接触信号进行控制，另外，当信号有两种类型时，还可以分别通过不同的信号来选择性控制软体臂本体运动还是软体手运动，从而实现一个传感器可以分别控制两个不同的部件的运动。
在本实施例中，根据所述根据所述接近信号以及接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动包括：
当双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动；
当双模态传感器所传递的信号为接触信号时，生成软体手控制信号以控制软体手运动。
在本实施例中，软体臂本体在受压时更可能容易产生形变，因此，在进行软体臂本体的运动控制(例如弯曲)时，采用接近信号进行控制，而由于双模态传感器的位置不会与软体手之间具有任何接触，因此，软体手的控制采用接触信号进行控制。
在本实施例中，当双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动包括：
判断接近信号是否在预设时间内保持不变，若是，则
根据该在预设时间内保持不变的接近信号来生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动。
在实际使用过程中，使用者有可能想首先控制软体臂本体的运动，继而再控制软体手的运动，此时，使用者会先在预设距离内靠近本申请的柔性双模态传感器，并停留预设时间，这样，本申请的软体臂本体才会进行运动。采用这种方式，可以防止使用者仅仅是不经意的接近柔性双模态传感器导致的误触信号或者使用者事实上是想控制软体手运动，但是接触柔性双模态传感器之前一定会首先靠近柔性双模态传感器，此时可能会出现个接近信号，采用这种方法，可以防止软体臂本体的误判。
在本实施例中，当双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动进一步包括：
判断接近信号是否在预设时间内保持不变，若否，则
获取在预设时间内的接近信号的变化曲线；
获取预设变化曲线数据库，所述预设变化曲线数据库包括至少一条预设变化曲线以及每个预设变化曲线对应的控制策略；
将获取的变化曲线与所述变化曲线数据库内的各个预设变化曲线进行相似度计算，获取相似度超过预设阈值的预设变化曲线所对应的控制策略；
根据所述控制策略生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动。
在本实施例中，软体臂本体可能可以有多种运动方式，例如，某些方向的弯曲、多个方向的同时弯曲或者先向一个方向弯曲，后向另一个方向弯曲等多种可能性，如果仅仅是采用一个不变的接近信号是无法完成多种类型的运动的，此时，将接近信号进行细分，根据接近信号的曲线来预设多种控制策略，利于，当接近信号在某一预设时间内(例如2秒内)以某一规律(例如，重复的变大或者变小等)时，可以表示某一控制策略(例如，这种控制策略为先使软体臂本体向一个方向弯曲一个小弧度，再向另一个方向弯曲一个大弧度)，采用这种方式，可以使得本申请通过一个柔性双模态传感器达到使软体臂本体实现多种运动方式的期望实现。
可以理解的是，还可以采用其他方式进行弯曲程度以及弯曲方向的控制，例如，在一个实施例中，本申请的柔性双模态传感器的数量为多个，其中一个柔性双模态传感器用于提供一个接近信号，不同的柔性双模态传感器所提供的接近信号代表软体臂本体向不同的方向弯曲。
可以理解的是，上述的接近信号的变化曲线可以包括如下属性：
接近信号的大小变化、接近信号的有无变化、接近信号的大小变化快慢等组成，其中，可以由其中的某一属性组成，也可以由上述多种属性结合组成。
在本实施例中，相似度可以根据使用者自身需要自行设定阈值。
在本实施例中，在获取柔性双模态传感器所传递的信号类型之前，软体机器手臂运动方法进一步包括：
获取待与柔性双模态传感器互动的物体的图像信息；
识别待与柔性双模态传感器互动的物体的图像信息，从而获取待与柔性双模态传感器互动的物体的类型；
获取物体类型数据库，物体类型数据库中包括至少一种物体类型；
判断待与柔性双模态传感器互动的物体的类型是否与所述物体类型数据库中的一种物体类型相同，若是，则
获取柔性双模态传感器所传递的信号类型。
在有些情况下，使用者可能是在不经意间接触或者接近双模态传感器，例如，使用者走近本申请的软体机器手臂时，身体或者身上的某个部位(例如，衣服、手肘或者其他部位)接近了双柔性模态传感器导致产生了接近信号或者接触信号，此时，有可能会是的双柔性模态传感器误判，通过获取接近双柔性模态传感器的待与柔性双模态传感器互动的物体的图像(例如上述的衣服、手肘等)，可以判断出该图像信息是否为预存在物体类型数据库的物体，例如，物体类型数据库中包括手肘，而使用者采用手肘接触或者接近双模态传感器，此时，则认为属于一个正常的，需要判断的接触，如果物体类型数据库中没有衣服，而现在判断出是衣服接触，则认为属于不正常的接触，此时，可以进行报警或者直接不获取所述柔性双模态传感器所传递的信号类型。
本申请还提供了一个实施例，在该实施例中，软体机器手臂运动方法进一步包括：
获取接触物体策略库，所述接触物体策略库包括至少一个接触物体以及运动策略，其中，一个运动策略对应于一个接触物体；
获取上述的待与柔性双模态传感器互动的物体的类型；
判断上述的待与柔性双模态传感器互动的物体的类型是否与接触物体策略库中的一个接触物体相同，若是，则
获取该接触物体对应的运动策略。
在该实施例中，不仅可以通过接近信号的曲线来设置多种控制策略，还可以根据接触物体来设置不同的运动策略(运动策略也属于一种控制策略，用于控制软体臂本体的运动)，例如，当一个软体臂本体具有多节可独立活动(例如弯曲)的关节时，接触物体是人手时，控制其中一节关节进行运动，而接触物体是手肘时，则控制另一节进行运动，采用这种方式，可以仅仅通过一个柔性双模态传感器实现不同关节的控制以及不同运动方式得控制，极大的节省了成本以及整个软体机器人的硬件(例如传感器)数量以及整个软体机器人的重量。
在本实施例中，当所述双模态传感器所传递的信号为接触信号时，生成软体手控制信号以控制软体手运动包括：
判断接触信号是否超过预设接触时间，若是，则
根据该在预设时间内保持不变的接近信号来生成软体手控制信号以控制软手运动。
在某些情况下，可能使用者仅仅是想产生接近信号，但由于手抖或者其他原因不小心碰触生成接触信号，此时，通过预设接触时间来进行防误触操作。
在本实施例中，当双模态传感器所传递的信号为接触信号时，生成软体手控制信号以控制软体手运动进一步包括：
接触信号是否超过预设接触时间，若否，则
判断所述接触信号是否出现多次，若是，则
获取接触信号的次数、每次接触信号持续的时间以及各次接触信号之间的时间间隔，接触信号的次数、每次接触信号持续的时间以及各次接触信号之间的时间间隔组成接触信号组合；
获取接触信号数据库，接触信号数据库包括至少一个接触信号预设组合以及软体手运动策略，一个软体手运动策略对应一个接触信号预设组合；每个接触信号预设组合包括接触信号的次数信息、每个接触信号的接触持续时间信息以及各个接触信号之间的时间间隔信息；
判断所述接触信号组合是否与所述接触信号数据库中的一个接触信号预设组合相同，若是，则获取该接触信号预设组合对应的软体手运动策略；
根据所述软体手运动策略生成软体手控制信号以控制所述软体手运动。
采用这种方式，可以通过软体手运动策略控制软体手的不同形态，例如，参见图4，在本实施例中，软体手包括多个软体手指，每个软体手指可以共同运动也可以分别单独运动，通过上述的各种软体手运动策略，可以通过一个柔性双模态传感器进行多种控制方式(例如，仅仅某个手指运动或者多个手指同时运动等)，从而极大地节省了成本。
本申请还提供了一种软体机器手臂运动装置，所述软体机器手臂运动装置包括获取模块以及控制信号生成模块，其中，
获取模块用于获取柔性双模态传感器所传递的信号类型，信号类型包括接近信号以及接触信号；
控制信号生成模块用于根据接近信号和/或接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动。
参见图4，本申请还提供了一种软体机器人，所述软体机器人包括软体臂本体1、软体手2多通道气动系统、柔性双模态传感器3以及软体机器手臂运动装置，其中，
软体臂本体1内设置有至少一条软体臂气道(当软体臂气道的数量为多个时，可以根据给不同气道进行充气，达到不同的弯曲方向以及弯曲程度等)；
软体手2与软体臂本体1连接，软体手2内设置有至少一条软体手气道(当软体手气道的数量为多个时，可以根据给不同气道进行充气，达到不同的弯曲方向以及弯曲程度等)；
多通道气动系统与各个软体臂气道连通且与各个软体手气道连通，用于为各个软体臂气道中的一个或多个提供气体，以使软体臂本体弯曲运动以及用于为各个软体手气道中的一个或多个提供气体，以使软体手弯曲运动；
柔性双模态传感器3设置在软体臂本体和/或软体手外部，柔性双模态传感器3与多通道气动系统连接；
软体机器手臂运动装置分别与柔性双模态传感器以及多通道气动系统连接，所述软体机器手臂运动装置为如上所述的软体机器手臂运动装置，所述软体机器手臂运动装置所生成的控制信号传递给所述多通道气动系统，从而使所述多通道气动系统通过控制信号控制软体臂本体运动或软体手运动。
本申请还提供了一种柔性双模态传感器，所述柔性双模态传感器3包括柔性介电层31、柔性电极层32、刺激层33、液态金属电路34、液态金属封装层35，柔性电极层32的一个面设置在柔性介电层31的一个面上；刺激层33的一个面设置在所述柔性电极层32的另一个面上；液态金属电路34的一个面设置在刺激层33的另一个面上；液态金属封装层35设置在液态金属电路34的另一个面上。
参见图2，本申请的柔性双模态传感器(可同时检测非接触和接触信号)。柔性传感器共由4层组成，从上到下分别为柔性介电层31、柔性电极层32、刺激层33、液态金属电路34和液态金属封装层35。其中，柔性介电层31由硅胶浇注而成，其表面带有金字塔型微结构；制作柔性电极层32时，将银纳米线网络喷涂在以质量比10：1配比的聚二甲基硅氧烷和固化剂(Dow Corning,Sylgard184)混合物上，待充分固化后便构成了柔性电极层；刺激层33由硅胶浇注而成，其表面带有金字塔型微结构；制作液态金属封装层34时，先使用液态金属打印机打印具有一定图案的液态金属电路34，之后使用硅胶材料封装。柔性介电层31、柔性电极层32、刺激层33之间经过等离子体处理形成化学键并结合在一起，刺激层33和液态金属封装层35使用硅胶粘结剂粘接在一起。
本发明中双模态柔性传感器原理如图3所示，在初始阶段(指将本申请的双模态柔性传感器布置在软体机器人上时)，首先需要让其与一个标准距离的物体(可以是墙体或者其他参照物)进行几次接触，由于接触数次后的电子亲和能力不同，柔性介质层和外接物体上产生等量的负电荷和正电荷密度，此时，本申请的柔性双模态传感器完成准备。在阶段(2)，即当外接物体接近柔性介质层表面时，电极与地面之间的电势发生变化，促使自由电子从地面流向柔性电极，此时，会产生接近信号，根据接近的距离不同，接近信号的大小不同。注意，由于在阶段(2)中没有接触压力作用在传感器上，液态金属传感器的电阻保持稳定。在阶段(3)中，由于硅橡胶受到外力的接触压力，双模态柔性传感器开始变形。在这一阶段，外部物体离柔性电极更近，因此有更多的电子从地面流向柔性电极。同时，液态金属层被压缩，导致其阻力增大。在阶段(4)中，当外部物体完全与双模态柔性传感器接触时，外部物体与柔性介质层之间的距离被压缩到最小。从地面向柔性电极转移的电子数和液态金属的电阻均达到最大值，此时，产生接触信号。在阶段(5)，当外部压力释放时，电子从柔性电极回流到地面。同时，液态金属层的电阻降低。最后，在阶段(6)中，当外部物体与柔性介质层分离时，从柔性电极回流到地面的电子数量进一步增加，液态金属的电阻恢复到其状态。
由于软体机器人结构柔软、具有无限被动自由度的特点，在人与软体机器人进行直接接触交互的过程中，软体机器人难免会产生被动的变形，这会使得软体机器人的实际变形与运动和理论的控制输入量相差较大。本发明建立的基于双模态柔性传感器的软体机器人人机交互系统原理如图5所示。整个软体机器人的交互系统包括软体臂本体、软体手、多通道气动系统、双模态柔性传感器；交互系统还进一步包括信号采集设备步长计算模块、运动学反解模块组成。信号采集设备包括静电计和单片机，静电计用于采集摩擦纳米发电机传感的非接触传感信号，单片机用于采集液态金属传感的接触信号；软体臂和软体手为气动驱动，其主体均为硅胶软材料；多通道气动系统包括空气压缩机、换向阀、电气比例阀、真空发生器，可以提供多路的正、负压输出，用于软体臂本体和软体手的气动控制；步长计算模块通过双模态柔性传感器的信号计算出软体臂步进运动的步长；运动学反解模块将软体臂步进运动步长的运动学参数转换为相应的控制气压值。
在一个实施例中，该人机交互系统具体实施过程如下：人手接近贴附在软体臂侧面的柔性双模态传感器3，此时根据摩擦电非接触传感原理可以得到非接触信号，软体臂的运动被设置为步进方式，即控制系统在不断检测非接触信号，若检测到人手接近信号信号，则控制波纹管1中的气压发生变化，从而控制软体臂的运动。由于非接触信号的大小和人手接近柔性双模态传感器3的距离有关，在控制系统中设定人手与柔性双模态传感器3距离越近时，软体臂步进的步长越大(即每一步中软体臂运动学参数的变化量越大)，反之，软体臂步进运动的步长越小(即每一步中软体臂运动学参数的变化量越小)。之后，根据运动学反解，将运动学参数的变化量转换为驱动气压的变化量，用于对软体臂进行运动控制。
当人手按压贴附在软体臂侧面的柔性双模态传感器3时，根据液态金属传感器压阻传感原理可以得到接触信号，对该接触信号设置一阈值，当人手以大于一定阈值的力按压柔性双模态传感器3时，接触信号超过设定阈值，控制系统控制软体手2的张开或闭合。
柔性介电层1-a表面带有金字塔型微结构。
3.刺激层1-c表面带有金字塔型微结构。
4.液态金属电路1-d为双螺旋线形状。
5.基于柔性双模态传感器的智能交互系统包括步长计算模块，其可以根据传感器反馈的非接触距离信号的大小来控制软体机器人运动步长。
6.基于柔性双模态传感器的智能交互系统包括步长计算模块，运动学反解模块将软体臂步进运动步长的运动学参数转换为相应的控制气压值。
在本实施例中，通过设置金字塔结构可以增加传感信号的幅值，提高信噪比。现有的微结构有金字塔和螺旋形形状。
上述对方法的描述同样也适用于对装置以及系统的描述。
图6是能够实现根据本申请一个实施例提供的软体机器手臂运动方法的电子设备的示例性结构图。
如图6所示，电子设备包括输入设备501、输入接口502、中央处理器503、存储器504、输出接口505以及输出设备506。其中，输入接口502、中央处理器503、存储器504以及输出接口505通过总线507相互连接，输入设备501和输出设备506分别通过输入接口502和输出接口505与总线507连接，进而与电子设备的其他组件连接。具体地，输入设备501接收来自外部的输入信息，并通过输入接口502将输入信息传送到中央处理器503；中央处理器503基于存储器504中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器504中，然后通过输出接口505将输出信息传送到输出设备506；输出设备506将输出信息输出到电子设备的外部供用户使用。
也就是说，图6所示的电子设备也可以被实现为包括：存储有计算机可执行指令的存储器；以及一个或多个处理器，该一个或多个处理器在执行计算机可执行指令时可以实现结合图1描述的软体机器手臂运动方法。
在一个实施例中，图6所示的电子设备可以被实现为包括：存储器504，被配置为存储可执行程序代码；一个或多个处理器503，被配置为运行存储器504中存储的可执行程序代码，以执行上述实施例中的软体机器手臂运动方法。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动，媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数据多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带、磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤。装置权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由一个单元或总装置通过软件或硬件来实现。第一、第二等词语用来标识名称，而不标识任何特定的顺序。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，模块、程序段、或代码的一部分包括一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地标识的方框实际上可以基本并行地执行，他们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或总流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本实施例中所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现装置/终端设备的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
在本实施例中，装置/终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其实并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种软体机器手臂运动方法，其特征在于，所述软体机器手臂运动方法包括：
获取柔性双模态传感器所传递的信号类型，所述信号类型包括接近信号以及接触信号；
根据所述接近信号和/或接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动；
所述根据所述接近信号和/或接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动包括：
当所述柔性双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动；
当所述柔性双模态传感器所传递的信号为接触信号时，生成软体手控制信号以控制软体手运动；
所述当所述柔性双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动包括：
判断所述接近信号是否在预设时间内保持不变，若是，则
根据该在预设时间内保持不变的接近信号来生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动；
所述当所述柔性双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动进一步包括：
判断所述接近信号是否在预设时间内保持不变，若否，则
获取在预设时间内的接近信号的变化曲线；
获取预设变化曲线数据库，所述预设变化曲线数据库包括至少一条预设变化曲线以及每个预设变化曲线对应的控制策略；
将获取的所述变化曲线与所述变化曲线数据库内的各个预设变化曲线进行相似度计算，获取相似度超过预设阈值的预设变化曲线所对应的控制策略；
根据所述控制策略生成软体臂本体控制信号以控制所述软体臂本体运动；
在所述获取柔性双模态传感器所传递的信号类型之前，所述软体机器手臂运动方法进一步包括：
获取待与柔性双模态传感器互动的物体的图像信息；
识别所述待与柔性双模态传感器互动的物体的图像信息，从而获取待与柔性双模态传感器互动的物体的类型；
获取物体类型数据库，所述物体类型数据库中包括至少一种物体类型；
判断所述待与柔性双模态传感器互动的物体的类型是否与所述物体类型数据库中的一种物体类型相同，若是，则
获取所述柔性双模态传感器所传递的信号类型。
2.如权利要求1所述的软体机器手臂运动方法，其特征在于，所述当所述柔性双模态传感器所传递的信号为接触信号时，生成软体手控制信号以控制软体手运动包括：
判断所述接触信号是否超过预设接触时间，若是，则
根据该在预设时间内保持不变的接近信号来生成软体手控制信号以控制软手运动。
3.如权利要求2所述的软体机器手臂运动方法，其特征在于，所述当所述柔性双模态传感器所传递的信号为接触信号时，生成软体手控制信号以控制软体手运动进一步包括：
判断所述接触信号是否超过预设接触时间，若否，则
判断所述接触信号是否出现多次，若是，则
获取接触信号的次数、每次接触信号持续的时间以及各次接触信号之间的时间间隔，所述接触信号的次数、每次接触信号持续的时间以及各次接触信号之间的时间间隔组成接触信号组合；
获取接触信号数据库，所述接触信号数据库包括至少一个接触信号预设组合以及软体手运动策略，一个软体手运动策略对应一个接触信号预设组合；每个接触信号预设组合包括接触信号的次数信息、每个接触信号的接触持续时间信息以及各个接触信号之间的时间间隔信息；
判断所述接触信号组合是否与所述接触信号数据库中的一个接触信号预设组合相同，若是，则获取该接触信号预设组合对应的软体手运动策略；
根据所述软体手运动策略生成软体手控制信号以控制所述软体手运动。
4.一种软体机器手臂运动装置，其特征在于，所述软体机器手臂运动装置包括：
获取模块，所述获取模块用于获取柔性双模态传感器所传递的信号类型，所述信号类型包括接近信号以及接触信号；
控制信号生成模块，所述控制信号生成模块用于根据所述接近信号和/或接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动；其中，
所述根据所述接近信号和/或接触信号生成控制信号，从而根据控制信号选择性控制软体臂本体运动或软体手运动包括：
当所述柔性双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动；
当所述柔性双模态传感器所传递的信号为接触信号时，生成软体手控制信号以控制软体手运动；
所述当所述柔性双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动包括：
判断所述接近信号是否在预设时间内保持不变，若是，则
根据该在预设时间内保持不变的接近信号来生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动；
所述当所述柔性双模态传感器所传递的信号为接近信号时，生成软体臂本体控制信号以控制软体臂本体运动进一步包括：
判断所述接近信号是否在预设时间内保持不变，若否，则
获取在预设时间内的接近信号的变化曲线；
获取预设变化曲线数据库，所述预设变化曲线数据库包括至少一条预设变化曲线以及每个预设变化曲线对应的控制策略；
将获取的所述变化曲线与所述变化曲线数据库内的各个预设变化曲线进行相似度计算，获取相似度超过预设阈值的预设变化曲线所对应的控制策略；
根据所述控制策略生成软体臂本体控制信号以控制所述软体臂本体运动；
在所述获取柔性双模态传感器所传递的信号类型之前，所述获取模块进一步包括：
获取待与柔性双模态传感器互动的物体的图像信息；
识别所述待与柔性双模态传感器互动的物体的图像信息，从而获取待与柔性双模态传感器互动的物体的类型；
获取物体类型数据库，所述物体类型数据库中包括至少一种物体类型；
判断所述待与柔性双模态传感器互动的物体的类型是否与所述物体类型数据库中的一种物体类型相同，若是，则
获取所述柔性双模态传感器所传递的信号类型。
5.一种软体机器人，其特征在于，所述软体机器人包括：
软体臂本体（1），所述软体臂本体（1）内设置有至少一条软体臂气道；
软体手（2），所述软体手（2）与所述软体臂本体（1）连接，所述软体手（2）内设置有至少一条软体手气道；
多通道气动系统，所述多通道气动系统与各个所述软体臂气道连通且与各个所述软体手气道连通，用于为各个所述软体臂气道中的一个或多个提供气体，以使软体臂本体弯曲运动以及用于为各个所述软体手气道中的一个或多个提供气体，以使所述软体手弯曲运动；
柔性双模态传感器（3），所述柔性双模态传感器（3）设置在所述软体臂本体和/或软体手外部，所述柔性双模态传感器（3）与所述多通道气动系统连接；
软体机器手臂运动装置，所述软体机器手臂运动装置分别与所述柔性双模态传感器以及多通道气动系统连接，所述软体机器手臂运动装置为如权利要求4所述的软体机器手臂运动装置，所述软体机器手臂运动装置所生成的控制信号传递给所述多通道气动系统，从而使所述多通道气动系统通过控制信号控制软体臂本体运动或软体手运动。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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