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龍圖騰網(wǎng)獲悉重慶大學申請的專利觸感指尖傳感器及其操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理方法獲國家發(fā)明授權專利權，本發(fā)明授權專利權由國家知識產(chǎn)權局授予，授權公告號為：CN114399586B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權局官網(wǎng)在2025-04-29發(fā)布的發(fā)明授權授權公告中獲悉：該發(fā)明授權的專利申請?zhí)?專利號為：202111516288.4，技術領域涉及：G06T17/00；該發(fā)明授權觸感指尖傳感器及其操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理方法是由李睿;彭柏皓;李勇;徐久銘;黃江帥;馬鐵東;楊玥設計研發(fā)完成，并于2021-12-08向國家知識產(chǎn)權局提交的專利申請。

本觸感指尖傳感器及其操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明涉及觸覺傳感器技術領域，尤其涉及觸感指尖傳感器及其操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理方法，該觸感指尖傳感器包括觸感皮膚、標記陣列貼和單目相機，標記陣列貼粘貼在觸感皮膚內側，觸感皮膚與觸感指尖傳感器的底部構成中空腔體，單目相機安裝在觸感指尖傳感器的底部且位于中空腔體內，單目相機的視域覆蓋觸感皮膚內側。本發(fā)明的觸感指尖傳感器，當佩戴有該傳感器的機械指和物體發(fā)生觸碰時，該傳感器通過單目相機拍攝內部標記陣列圖像，輸入至上位機進行圖像處理、數(shù)據(jù)分析，最終轉換為多種觸感信息，包括接觸面形變情況、各標記處壓力的大小方向、接觸力矩等。這樣的設計既能感知不同方向的接觸，提供分布式觸感信息，又保證了傳感器結構緊湊輕量。

本發(fā)明授權觸感指尖傳感器及其操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理方法在權利要求書中公布了：1.基于操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述操作系統(tǒng)包括觸感指尖傳感器和上位機，所述觸感指尖傳感器佩戴在用于抓取物體的機械指的末端，所述觸感指尖傳感器和機械指均通過電纜與上位機連接；所述觸感指尖傳感器包括觸感皮膚、標記陣列貼和單目相機，所述標記陣列貼粘貼在觸感皮膚內側，所述觸感皮膚與所述觸感指尖傳感器的底部構成中空腔體，所述單目相機安裝在觸感指尖傳感器的底部且位于中空腔體內，所述單目相機的視域覆蓋觸感皮膚內側；所述觸感皮膚成型為具有半球體和圓柱的殼狀結構，所述半球體和圓柱一體成型，所述單目相機安裝在圓柱遠離半球體的一側；所述標記陣列貼上打印有若干ArUco標記，若干所述ArUco標記呈陣列分布，每個所述ArUco標記邊長為2mm，相鄰兩個所述ArUco標記間隔1mm；所述方法包括以下步驟：單目相機拍攝觸感皮膚形變圖像，并將形變圖像傳輸至上位機；上位機內部運行ArUco碼標記檢測程序，判斷檢測到足夠數(shù)量的標記后，保存各標記點的三維位置和位姿信息；上位機內部運行包括標記位移測量、力矩估計和三維建模的數(shù)據(jù)處理算法；其中，所述ArUco碼標記檢測程序的流程如下：創(chuàng)建標記，選定ArUco模塊的預定義字典，給定ArUco碼標簽ID、像素大小，生成ArUco標記；圖像拍攝，利用單目相機拍攝含有ArUco標記的彩色圖像；自適應閾值分割，將彩色圖像轉化為灰度圖像，并進行閾值化處理提取外形輪廓，濾除非方形的多邊形；角點檢測，檢測圖像中ArUco標記四個角點的位置，按照左上、右上、右下、左下的順序，依次將其存儲為點矢量，并將圖像中多個標記一起存儲在點矢量容器內；位姿檢測，根據(jù)單目相機攝像頭內參、相機畸變參數(shù)和ArUco標記的實際物理邊長構建PnP映射方程，調用solvePnP函數(shù)求解得到ArUco標記在相機坐標系中的空間坐標以及位姿狀態(tài)；其中，所述力矩估計如下：估算接觸力n，對于每個ArUco標記，計算初始狀態(tài)x0,y0,z0和當前狀態(tài)xt,yt,zt的坐標偏移量dx,dy,dz用于估算接觸力n，如下：dx,dy,dz＝xt-x0,yt-y0,zt-z0n＝[cxdx,cydy,czdz]計算圍繞傳感器球心的扭矩τ，如下： τ＝cτn×r其中，cx，cy，cz，cτ是轉換系數(shù)，代表了各矢量的方向和權重參數(shù)，r是指受力點到旋轉軸的距離，h表示觸感指尖傳感器的觸感皮膚的半球體球心到坐標軸水平面的z軸坐標差。

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