CN115096504B - 阵列式触觉传感器的解耦分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，包括：基于阵列式触觉传感器各个触觉单元的数据信号和阵列位置关系，确定其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系；基于所述单一耦合关系，并基于所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系；对所述耦合关系进行解耦，确定所述阵列式触觉传感器的实际输出力；保证阵列式触觉传感器的检测精确性，对阵列式触觉传感器进行解耦，保证阵列式触觉传感器的检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及触觉传感器技术领域，特别涉及一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法。
背景技术
随着社会生活的进步，机器人与人之间的接触越来越密切，赋予机器人相应的视觉、触觉对实现机器人与人的协作有重要的意义。触觉信息是反映、评价智能设备交互行为的主要数据之一。为了提高触觉传感的灵敏性与准确性，使其具有与生物皮肤相似的触觉感知性能，近年来触觉传感器不断朝着阵列式与柔性化方向发展，从而使其能够更好地顺应外部安装与接触环境，实现对接触力、接触位置、接触表面刚度与纹理特征等触觉信息的灵敏检测。
阵列式触觉传感器在使用过程中会存在多个触觉单元相互干扰的问题，尤其是柔性阵列式触觉传感器，因其制作材料硬度偏低，在使用过程中，各触觉单元会存在耦合效应，为了保证阵列式触觉传感器的检测精确性，需要对阵列式触觉传感器进行解耦，保证阵列式触觉传感器的检测精度。
因此，本发明提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法。
发明内容
本发明提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，对阵列式触觉传感器进行解耦，保证阵列式触觉传感器的检测精度。
一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，包括：
步骤1：基于阵列式触觉传感器各个触觉单元的数据信号和阵列位置关系，确定其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系；
步骤2：基于所述单一耦合关系，并基于所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系；
步骤3：对所述耦合关系进行解耦，确定所述阵列式触觉传感器的实际输出力。
优选的，步骤1中，基于阵列式触觉传感器各个触觉单元的数据信号和阵列位置关系，确定每个触觉单元相对其他触觉单元的单一耦合关系包括：
预先设定所述阵列式触觉传感器各个触觉单元的施加力，并采集各个触觉单元的第一数据信号；
线性改变阵列式触觉传感器各个触觉单元的施加力，并采集各个触觉单元的数据信号合集；
基于所述数据信号合集与第一数据信号的信号差异，获取差异信号合集；
基于所述差异信号合集、阵列位置关系，确定待检测触觉单元相对其他触觉单元的单一耦合关系。
优选的，线性改变阵列式触觉传感器各个触觉单元的施加力，并采集各个触觉单元的数据信号合集包括：
预先线性确定在检测物体上的施加力集合；
将所述阵列式触觉传感器在其他参数不变的情况下，有序对按照所述施加力集合进行检测；
根据检测结果，得到所述待检测触觉单元的数据信号，以及其他触觉单元的数据信号，组合得到数据信号合集。
优选的，步骤2中，基于所述单一耦合关系，并基于所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系，包括：
根据多组所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定施加力、输出力的输入输出关系；
基于所述单一耦合关系，确定每个触觉单元与其他触觉单元的相互作用特征，并基于所述相互作用特征，确定阵列式触觉传感器的耦合特征；
根据所述耦合特征和输入输出关系之间的对应关系，得到确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系。
优选的，根据所述耦合特征和输入输出关系之间的对应关系，得到确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系，包括：
基于所述耦合特征，确定所述阵列式触觉传感器在检测过程中的触觉单元的施加电流和实际电流之间的关系特征；
将所述关系特征，建立对所述输入输出关系的确定方程，基于所述确定方程，得到所述耦合关系。
优选的，基于所述单一耦合关系，确定每个触觉单元与其他触觉单元的相互作用特征，并基于所述相互作用特征，确定阵列式触觉传感器的耦合特征，包括：
对所有触觉单元按照单一耦合关系进行划分，将单一耦合关系一致的触觉单元划分为一组，得到多组触觉单元组；
对每组触觉单元组的单一耦合关系进行叠加，得到组耦合关系；
基于所述多组触觉单元组在触觉单元阵列中的位置，为所述每组触觉单元组设置位置权重；
判断所述位置权重是否小于预设权重值；
若是，判断所述位置权重对应的组耦合关系对其他触觉单元组不能产生影响，并根据所述对应的组耦合关系，得到此触觉单元组的施加电流和实际电流之间的目标关系特征；
否则，判断所述位置权重对应的组耦合关系对其他触觉单元组产生影响，并获取对应的组耦合关系的位置特征；
基于所述对应的组耦合关系，得到本触觉单元组的施加电流和实际电流之间的初始关系特征；
基于所述位置特征，确定所述对应的组耦合关系之间的相互作用特征，并利用所述相互作用特征，对所述初始关系特征进行修正，得到目标关系特征；
将所述目标关系特征进行整合，得到所述阵列式触觉传感器的耦合特征。
优选的，利用所述相互作用特征，对所述初始关系特征进行修正，得到目标关系特征包括：
基于所述相互作用特征，确定相互作用强度和相互作用方向；
基于所述相互作用强度和相互作用方向，根据强度-电流作用关系，确定对所述本触觉单元组的电流影响值；
根据所述电流影响值，对所述初始关系特征进行修正，得到目标关系特征。
优选的，将所述目标关系特征进行整合，得到所述阵列式触觉传感器的耦合特征包括：
对所有触觉单元组的目标关系特征按照属性进行提取，得到属性对应的参数子特征，并将所述参数子特征进行分类，得到第一子特征和第二子特征；
保持所述第一子特征不变，将所述第二子特征进行线性叠加，得到第三子特征；
基于所述第一子特征、第三子特征，得到耦合特征。
优选的，基于所述差异信号合集、阵列位置关系，确定其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系包括：
基于所述信号差异合集，获取所述待检测触觉单元在不同施加力下，对其他触觉单元的信号差异改变，并基于所述信号差异改变，建立主要差异曲线；
基于所述主要差异曲线，确定待检测触觉单元对每个所述其他触觉单元的主要差异方程，基于所述主要差异方程，确定每个所述其他触觉单元对待检测触觉单元的第一耦合影响系数集合；
基于所述信号差异合集，确定每两个其他触觉单元在待检测触觉单元在不同施加力下的信号差异改变，并建立次要曲线合集，得到次要差异方程，基于所述次要差异方程，确定每两个其他触觉单元对待检测触觉单元的第二耦合影响系数集合；
从所述第二耦合影响系数集合，提取与特定其他触觉单元相关的第二耦合影响系数，并基于所述第二耦合影响系数，确定所述特定其他触觉单元对从第一耦合影响系数集合相关的第一耦合影响系数的影响权重；
基于所述影响权重，对所述第一耦合影响系数集合进行加权处理，得到第三耦合影响系数集合；
根据阵列位置关系，以方向、距离为参数，建立待检测触觉单元与其他触觉单元的位置关系矩阵；
建立所述第三耦合影响系数集合与位置关系矩阵中每个元素的对应关系，基于所述对应关系，综合确定方向、距离对耦合作用的耦合影响方程；
基于所述耦合影响方程，根据每个所述其他触觉单元的位置，确定其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系。
优选的，步骤3中，对所述耦合关系进行解耦，确定所述阵列式触觉传感器的实际输出力包括：
基于所述耦合关系，确定所述阵列式触觉传感器在检测过程中的传递函数；
对所述传递函数进行频域分析，得到频域图，并基于所述频域图确定所述阵列式触觉传感器的检测误差；
基于所述检测误差，确定对所述阵列式触觉传感器的补偿解耦函数；
基于所述补偿解耦函数，对所述耦合关系进行解耦，得到压力关系方程；
将所述阵列式触觉传感器的施加力输入所述压力关系方程，得到所述阵列式触觉传感器的实际输出力。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法的流程图；
图2为本发明实施例中确定所述单一耦合关系的流程图；
图3为本发明实施例中确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，如图1所示，包括：
步骤1：基于阵列式触觉传感器各个触觉单元的数据信号和阵列位置关系，确定其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系；
步骤2：基于所述单一耦合关系，并基于所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系；
步骤3：对所述耦合关系进行解耦，确定所述阵列式触觉传感器的实际输出力。
在该实施例中，所述单一耦合关系，为其他触觉单元对特定触觉单元的产生的耦合影响。
上述设计方案的有益效果是：通过根据阵列位置关系和数据信号，确定每个触觉单元相对其他触觉单元的单一耦合关系，保证对各个触觉单元耦合效应的检测精确性，通过阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定所述各个触觉单元之间的耦合关系，保证阵列式触觉传感器的检测精确性，从而保证阵列式触觉传感器检测实际输出力的精确性。
实施例2
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，如图2所示，步骤1中，基于阵列式触觉传感器各个触觉单元的数据信号和阵列位置关系，确定每个触觉单元相对其他触觉单元的单一耦合关系包括：
步骤1-1：预先设定所述阵列式触觉传感器各个触觉单元的施加力，并采集各个触觉单元的第一数据信号；
步骤1-2：线性改变阵列式触觉传感器各个触觉单元的施加力，并采集各个触觉单元的数据信号合集；
步骤1-3：基于所述数据信号合集与第一数据信号的信号差异，获取差异信号合集；
步骤1-4：基于所述差异信号合集、阵列位置关系，确定所述待检测触觉单元相对其他触觉单元的单一耦合关系。
上述设计方案的有益效果是：通过线性改变待检测触觉单元的施加力，得到差异信号合集，结合阵列位置关系，确定所述待检测触觉单元相对其他触觉单元的单一耦合关系，明确了单个触觉单元的耦合特性，为确定所述阵列式触觉传感器的整体耦合关系提供了数据基础。
实施例3
基于实施例2的基础上，本发明实施例提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，线性改变阵列式触觉传感器各个触觉单元的施加力，并采集各个触觉单元的数据信号合集包括：
预先线性确定在检测物体上的施加力集合；
将所述阵列式触觉传感器在其他参数不变的情况下，有序对按照所述施加力集合进行检测；
根据检测结果，得到所述待检测触觉单元的数据信号，以及其他触觉单元的数据信号，组合得到数据信号合集。
上述设计方案的有益效果是：通过预先合理设定在检测物体上的施加力集合，保证施加力间隔的合理性，为耦合关系确定提供基础，通过单一改变施加力，得到待检测触觉单元的数据信号，以及其他触觉单元的数据信号，组合得到数据信号合集，为耦合关系的分析提供基础。
实施例4
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，如图3所示，步骤2中，基于所述单一耦合关系，并基于所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系，包括：
步骤2-1：根据多组所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定施加力、输出力的输入输出关系；
步骤2-2：基于所述单一耦合关系，确定每个触觉单元与触觉单元的相互作用特征，并基于所述相互作用特征，确定阵列式触觉传感器的耦合特征；
步骤2-3：根据所述耦合特征和输入输出关系之间的对应关系，得到确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系。
在该实施例中，通过从每个触觉单元与触觉单元的相互作用特征，确定整体的耦合特征，保证了阵列式触觉传感器的耦合特征的准确性，通过多组所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定施加力、输出力的输入输出关系，使得输入输出关系更具有代表性，根据所述阵列式触觉传感器总的施加力、输出力，和阵列式触觉传感器的耦合特征之间的关系，确定阵列式触觉传感器的耦合关系，保证了耦合关系能够准确的体现所述阵列式触觉传感器的实际耦合作用，为最终对阵列式触觉传感器的解耦，确定阵列式触觉传感器的实际输出力提供基础，保证列式触觉传感器的检测精确性。
实施例5
基于实施例4的基础上，本发明实施例提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，根据所述耦合特征和输入输出关系之间的对应关系，得到确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系，包括：
基于所述耦合特征，确定所述阵列式触觉传感器在检测过程中的触觉单元的施加电流和实际电流之间的关系特征；
将所述关系特征，建立对所述输入输出关系的确定方程，基于所述确定方程，得到所述耦合关系。
在该实施例中，由于耦合影响，触觉单元的施加电流和实际电流并不一致。
在该实施例中，所述确定方程为等式左边的参数为施加电流和实际电流，右边参数施加力和输出力，表明在耦合作用下，对输出力的影响。
上述设计方案的有益效果是：通过根据耦合特征，确定阵列式触觉传感器在检测过程中的触觉单元的施加电流和实际电流之间的关系特征，对耦合现象进行分析，确定产生耦合现象的本质，从而得到基于电流参数的确定方程，保证了确定的耦合关系的准确性。
实施例6
基于实施例4的基础上，本发明实施例提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，基于所述单一耦合关系，确定每个触觉单元与其他触觉单元的相互作用特征，并基于所述相互作用特征，确定阵列式触觉传感器的耦合特征，包括：
对所有触觉单元按照单一耦合关系进行划分，将单一耦合关系一致的触觉单元划分为一组，得到多组触觉单元组；
对每组触觉单元组的单一耦合关系进行叠加，得到组耦合关系；
基于所述多组触觉单元组在触觉单元阵列中的位置，为所述每组触觉单元组设置位置权重；
判断所述位置权重是否小于预设权重值；
若是，判断所述位置权重对应的组耦合关系对其他触觉单元组不能产生影响，并根据所述对应的组耦合关系，得到此触觉单元组的施加电流和实际电流之间的目标关系特征；
否则，判断所述位置权重对应的组耦合关系对其他触觉单元组产生影响，并获取对应的组耦合关系的位置特征；
基于所述对应的组耦合关系，得到此触觉单元组的施加电流和实际电流之间的初始关系特征；
基于所述位置特征，确定所述对应的组耦合关系之间的相互作用特征，并利用所述相互作用特征，对所述初始关系特征进行修正，得到目标关系特征；
将所述目标关系特征进行整合，得到所述阵列式触觉传感器的耦合特征。
在该实施例中，本组触觉单元组在触觉单元阵列中与其他组的联系越紧密，所述位置权重越大，表明该组对耦合特征的确定起的作用越大。
在该实施例中，对每组触觉单元组的单一耦合关系进行叠加，得到组耦合关系，即根据组触觉单元组中的触觉单元个数，得到的耦合作用进行叠加，将的单一耦合关系划分为组耦合关系，提高对耦合分析的效率。
在该实施例中，通过判断触觉单元组的位置来确定是否需要对触觉单元组的组耦合关系确定特征，根据其他触觉单元组的组耦合关系进行进行修正，考虑了触觉单元组之间的相互作用对耦合的影响，使得到的耦合特征精确满足所述阵列传感器的实际耦合情况。
上述设计方案的有益效果是：通过根据所述阵列传感器的触觉单元的单一耦合关系之间的一致性，对触觉单元进行划分，将的单一耦合关系划分为组耦合关系，提高对耦合分析的效率，根据组耦合关系对应的触觉单元组在位置权重，确定触觉单元组之间是否存在相互影响，对存在相互影响的触觉单元组，根据相对位置特征进行关系特征的修正，考虑了触觉单元组之间的相互作用对耦合的影响，使得到的耦合特征精确满足所述阵列传感器的实际耦合情况，精确表示阵列传感器的总施加电流和实际电流的特征，为实现对阵列传感器的精确解耦提供基础。
实施例7
基于实施例6的基础上，本发明实施例提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，利用所述相互作用特征，对所述初始关系特征进行修正，得到目标关系特征包括：
基于所述相互作用特征，确定相互作用强度和相互作用方向；
基于所述相互作用强度和相互作用方向，根据强度-电流作用关系，确定对所述本触觉单元组的电流影响值；
根据所述电流影响值，对所述初始关系特征进行修正，得到目标关系特征。
在该实施例中，所述相互作用方向包括正向和反向，正向时，电流影响值为正，反向时，电流影响值为负。
上述设计方案的有益效果是：通过根据触觉单元组之间是否存在相互影响，考虑了触觉单元组之间的相互作用对耦合的影响，使得到的目标关系特征更加准确。
实施例8
基于实施例6的基础上，本发明实施例提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，将所述目标关系特征进行整合，得到所述阵列式触觉传感器的耦合特征包括：
对所有触觉单元组的目标关系特征按照属性进行提取，得到属性对应的参数子特征，并将所述参数子特征进行分类，得到第一子特征和第二子特征；
保持所述第一子特征不变，将所述第二子特征进行线性叠加，得到第三子特征；
基于所述第一子特征、第三子特征，得到耦合特征。
在该实施例中，所述属性例如包括电流、检测时间、位置等。
在该实施例中，所述第一子特征为需要将所有触觉单元组的特征进行叠加的特征，例如电流值，从而得到所述阵列式传感器的总电流值。
在该实施例中，所述第二子特征为不需要将所有触觉单元组的特征进行叠加的特征，例如位置。
上述设计方案的有益效果是：通过对目标关系特征按照属性进行提取，再对子特征进行分类和处理，最终，得到耦合特征，保证耦合特征反应阵列式传感器中所有阵列单元的特性。
实施例9
基于实施例2的基础上，本发明实施例提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，基于所述差异信号合集、阵列位置关系，确定其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系包括：
基于所述信号差异合集，获取所述待检测触觉单元在不同施加力下，对其他触觉单元的信号差异改变，并基于所述信号差异改变，建立主要差异曲线；
基于所述主要差异曲线，确定待检测触觉单元对每个所述其他触觉单元的主要差异方程，基于所述主要差异方程，确定每个所述其他触觉单元对待检测触觉单元的第一耦合影响系数集合；
基于所述信号差异合集，确定每两个其他触觉单元在待检测触觉单元在不同施加力下的信号差异改变，并建立次要曲线合集，得到次要差异方程，基于所述次要差异方程，确定每两个其他触觉单元对待检测触觉单元的第二耦合影响系数集合；
从所述第二耦合影响系数集合，提取与特定其他触觉单元相关的第二耦合影响系数，并基于所述第二耦合影响系数，确定所述特定其他触觉单元对从第一耦合影响系数集合相关的第一耦合影响系数的影响权重；
基于所述影响权重，对所述第一耦合影响系数集合进行加权处理，得到第三耦合影响系数集合；
根据阵列位置关系，以方向、距离为参数，建立待检测触觉单元与其他触觉单元的位置关系矩阵；
建立所述第三耦合影响系数集合与位置关系矩阵中每个元素的对应关系，基于所述对应关系，综合确定方向、距离对耦合作用的耦合影响方程；
基于所述耦合影响方程，根据每个所述其他触觉单元的位置，确定其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系。
在该实施例中，所述第一耦合影响系数集合用于确定其他触觉单元对对待检测触觉单元的耦合影响，属于主要耦合影响。
在该实施例中，所述第二耦合影响系数集合用于确定其他触觉单元之间的信号差异对待检测触觉单元的耦合影响，属于次要耦合影响。
在该实施例中，触觉单元之间的耦合效应与触觉单元之间的位置关系相关，不同的位置(距离和方向)产生的耦合作用程度不同。
在该实施例中，通过单一线性改变阵列式触觉传感器的施加力，其数据信号理论上应该线性改变，由于耦合作用的影响，数据信号将不会准确进行线性改变，可通过数据信号的实际改变，确定耦合关系。
上述设计方案的有益效果是：通过改变单一变量，考虑其他触觉单元、其他触觉单元之间的影响来综合确定其他触觉单元对待检测触觉单元的耦合作用，保证了对耦合分析的全面性，其次，根据待检测触觉单元与其他触觉单元的位置关系矩阵，建立耦合影响系数集合与位置关系矩阵中每个元素的对应关系，确定位置关系与耦合作用的关系，基于此关系，得到其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系，保证了所述单一耦合关系的精确性。
实施例10
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，步骤3中，对所述耦合关系进行解耦，确定所述阵列式触觉传感器的实际输出力包括：
基于所述耦合关系，确定所述阵列式触觉传感器在检测过程中的传递函数；
对所述传递函数进行频域分析，得到频域图，并基于所述频域图确定所述阵列式触觉传感器的检测误差；
所述检测误差δ的计算公式如下：
其中，T表示对所述频谱图的采样间隔，取值为(0.2，1.0)，n表示对所述频谱图的采样点个数，βi表示第i个采样点的幅值变化率，θi表示第i个采样点的相位变化率，β0表示预设中位幅值变化率，θ0表示预设中位相位变化率；
基于所述检测误差，确定对所述阵列式触觉传感器的补偿解耦函数；
所述补偿解耦函数的计算公式如下：
B(X)T＝δ*H(X)T
B(X)K＝δ*H(X)K
其中，B(X)T表示所述补偿解耦函数的比例增益，B(X)K表示所述补偿解耦函数的时滞常数，H(X)T表示所述传递函数的比例增益，H(X)K表示所述传递函数的时滞常数；
基于所述补偿解耦函数的比例增益，时滞常数，以所述传递函数为基础，构建得到所述补偿解耦函数；
基于所述补偿解耦函数，对所述耦合关系进行解耦，得到压力关系方程；
将所述阵列式触觉传感器的施加力输入所述压力关系方程，得到所述阵列式触觉传感器的实际输出力。
在该实施例中，所述传递函数根据所述耦合关系确定，用于表示所述阵列传感器在耦合作用下的输入输出关系。
在该实施例中，所述频域图包括幅值频域图和相位频域图。
在该实施例中，所述预设中位幅值变化率、预设中位相位变化率根据在不发生耦合作用下的阵列式触觉传感器的检测过程中根据多次历史操作得到。
在该实施例中，所述检测误差由所述阵列式触觉传感器的耦合作用引起。
在该实施例中，所述补偿解耦函数用于消除所述检测误差。
在该实施例中，对于公式例如可以是，/> T＝0.80，则δ＝0.66。
上述设计方案的有益效果是：通过对所述耦合关系，确定所述阵列传感器在耦合作用下的输入输出关系，并根据所述输入输出关系确定在耦合作用下的检测误差，利用所述检测误差构建补偿解耦函数，实现对耦合关系的解耦，从而确定所述阵列式触觉传感器的实际输出力，保证阵列式触觉传感器的检测精度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，其特征在于，包括：
步骤1：基于阵列式触觉传感器各个触觉单元的数据信号和阵列位置关系，确定其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系；
步骤2：基于所述单一耦合关系，并基于所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系；
步骤3：对所述耦合关系进行解耦，确定所述阵列式触觉传感器的实际输出力；
步骤1中，基于阵列式触觉传感器各个触觉单元的数据信号和阵列位置关系，确定每个触觉单元相对其他触觉单元的单一耦合关系包括：
预先设定所述阵列式触觉传感器各个触觉单元的施加力，并采集各个触觉单元的第一数据信号；
线性改变阵列式触觉传感器各个触觉单元的施加力，并采集各个触觉单元的数据信号合集；
基于所述数据信号合集与第一数据信号的信号差异，获取差异信号合集；
基于所述差异信号合集、阵列位置关系，确定待检测触觉单元相对其他触觉单元的单一耦合关系；
步骤2中，基于所述单一耦合关系，并基于所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系，包括：
根据多组所述阵列式触觉传感器的施加力、输出力，确定施加力、输出力的输入输出关系；
基于所述单一耦合关系，确定每个触觉单元与其他触觉单元的相互作用特征，并基于所述相互作用特征，确定阵列式触觉传感器的耦合特征；
根据所述耦合特征和输入输出关系之间的对应关系，得到确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系；
基于所述单一耦合关系，确定每个触觉单元与其他触觉单元的相互作用特征，并基于所述相互作用特征，确定阵列式触觉传感器的耦合特征，包括：
对所有触觉单元按照单一耦合关系进行划分，将单一耦合关系一致的触觉单元划分为一组，得到多组触觉单元组；
对每组触觉单元组的单一耦合关系进行叠加，得到组耦合关系；
基于所述多组触觉单元组在触觉单元阵列中的位置，为所述每组触觉单元组设置位置权重；
判断所述位置权重是否小于预设权重值；
若是，判断所述位置权重对应的组耦合关系对其他触觉单元组不能产生影响，并根据所述对应的组耦合关系，得到此触觉单元组的施加电流和实际电流之间的目标关系特征；
否则，判断所述位置权重对应的组耦合关系对其他触觉单元组产生影响，并获取对应的组耦合关系的位置特征；
基于所述对应的组耦合关系，得到本触觉单元组的施加电流和实际电流之间的初始关系特征；
基于所述位置特征，确定所述对应的组耦合关系之间的相互作用特征，并利用所述相互作用特征，对所述初始关系特征进行修正，得到目标关系特征；
将所述目标关系特征进行整合，得到所述阵列式触觉传感器的耦合特征。
2.根据权利要求1所述的一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，其特征在于，线性改变阵列式触觉传感器各个触觉单元的施加力，并采集各个触觉单元的数据信号合集包括：
预先线性确定在检测物体上的施加力集合；
将所述阵列式触觉传感器在其他参数不变的情况下，有序对按照所述施加力集合进行检测；
根据检测结果，得到所述待检测触觉单元的数据信号，以及其他触觉单元的数据信号，组合得到数据信号合集。
3.根据权利要求1所述的一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，其特征在于，根据所述耦合特征和输入输出关系之间的对应关系，得到确定所述阵列式触觉传感器的耦合关系，包括：
基于所述耦合特征，确定所述阵列式触觉传感器在检测过程中的触觉单元的施加电流和实际电流之间的关系特征；
将所述关系特征，建立对所述输入输出关系的确定方程，基于所述确定方程，得到所述耦合关系。
4.根据权利要求1所述的一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，其特征在于，利用所述相互作用特征，对所述初始关系特征进行修正，得到目标关系特征包括：
基于所述相互作用特征，确定相互作用强度和相互作用方向；
基于所述相互作用强度和相互作用方向，根据强度-电流作用关系，确定对所述本触觉单元组的电流影响值；
根据所述电流影响值，对所述初始关系特征进行修正，得到目标关系特征。
5.根据权利要求1所述的一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，其特征在于，将所述目标关系特征进行整合，得到所述阵列式触觉传感器的耦合特征包括：
对所有触觉单元组的目标关系特征按照属性进行提取，得到属性对应的参数子特征，并将所述参数子特征进行分类，得到第一子特征和第二子特征；
保持所述第一子特征不变，将所述第二子特征进行线性叠加，得到第三子特征；
基于所述第一子特征、第三子特征，得到耦合特征。
6.根据权利要求1所述的一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，其特征在于，基于所述差异信号合集、阵列位置关系，确定其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系包括：
基于所述信号差异合集，获取所述待检测触觉单元在不同施加力下，对其他触觉单元的信号差异改变，并基于所述信号差异改变，建立主要差异曲线；
基于所述主要差异曲线，确定待检测触觉单元对每个所述其他触觉单元的主要差异方程，基于所述主要差异方程，确定每个所述其他触觉单元对待检测触觉单元的第一耦合影响系数集合；
基于所述信号差异合集，确定每两个其他触觉单元在待检测触觉单元在不同施加力下的信号差异改变，并建立次要曲线合集，得到次要差异方程，基于所述次要差异方程，确定每两个其他触觉单元对待检测触觉单元的第二耦合影响系数集合；
从所述第二耦合影响系数集合，提取与其他触觉单元相关的第二耦合影响系数，并基于所述第二耦合影响系数，确定所述其他触觉单元对从第一耦合影响系数集合相关的第一耦合影响系数的影响权重；
基于所述影响权重，对所述第一耦合影响系数集合进行加权处理，得到第三耦合影响系数集合；
根据阵列位置关系，以方向、距离为参数，建立待检测触觉单元与其他触觉单元的位置关系矩阵；
建立所述第三耦合影响系数集合与位置关系矩阵中每个元素的对应关系，基于所述对应关系，综合确定方向、距离对耦合作用的耦合影响方程；
基于所述耦合影响方程，根据每个所述其他触觉单元的位置，确定其他触觉单元综合对待检测触觉单元的单一耦合关系。
7.根据权利要求1所述的一种阵列式触觉传感器的解耦分析方法，其特征在于，步骤3中，对所述耦合关系进行解耦，确定所述阵列式触觉传感器的实际输出力包括：
基于所述耦合关系，确定所述阵列式触觉传感器在检测过程中的传递函数；
对所述传递函数进行频域分析，得到频域图，并基于所述频域图确定所述阵列式触觉传感器的检测误差；
基于所述检测误差，确定对所述阵列式触觉传感器的补偿解耦函数；
基于所述补偿解耦函数，对所述耦合关系进行解耦，得到压力关系方程；
将所述阵列式触觉传感器的施加力输入所述压力关系方程，得到所述阵列式触觉传感器的实际输出力。
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- 2022-06-17 CN CN202210690911.6A patent/CN115096504B/zh active Active
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Also Published As
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