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  • 一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法及装置
一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法及装置 申请中公开;
  • 专利(申请)号: CN202610096070.4
  • 专利类型: 发明;
  • 主分类: G物理;
  • 产业领域: 触觉传感与定位
  • 专利来源: 高校;
  • 申请日: 2026-01-23
  • 原始申请人: 西安电子科技大学广州研究院; 西安电子科技大学;
  • 当前专利权人: 西安电子科技大学广州研究院; 西安电子科技大学;
  • 交易方式: 转让;
  • 其他交易方式:
  • 参考价格(元): ¥150000
  • 联系方式: 远诺龚雪-18329540641

摘要
【 中文摘要 】

本发明公开了一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法及装置,所述方法包括,基于三个在空间上相互相切的压力承载结构,生成最小压力反馈单元,所述最小压力反馈单元为对压力变化进行实时反馈的最小单元;基于所述最小压力反馈单元中的每个所述压力承载结构的初始编号,形成初始编号组合;对所有的所述初始编号组合进行优化,使得每个所述最小压力反馈单元对应的优化后的编号组合在全局编号组合中是唯一的,且具有相同编号的所述压力承载结构在空间上不相切;根据接收到三个压力值,和反馈所述三个压力值的三个压力传感器的编号,确定产生压力变化的位置。本发明使用少量压力传感器实现了对柔性触觉区域的高精度定位。

 【 英文摘要 】

The invention discloses a fractal coding super-resolution positioning method and device based on flexible tactile sensing. The method includes : generating a minimum pressure feedback unit based on three pressure bearing structures that are tangent to each other in space, and the minimum pressure feedback unit The feedback unit is the smallest unit that performs real-time feedback on pressure changes; forming an initial numbering combination based on an initial numbering of each of the pressure bearing structures in the minimum pressure feedback unit; optimizing all of the initial numbering combinations such that the optimized numbering combination corresponding to each of the minimum pressure feedback units is unique in the global numbering combination and the pressure bearing structures having the same numbering are spatially non-tangential; determine the location where the pressure change occurs based on the received three pressure values and the numbers of the three pressure sensors that feed back the three pressure values. The present invention uses a small number of pressure sensors to achieve high-precision positioning of flexible tactile areas

 技术摘要(来自于incoPat
 【 技术功效 】
技术功效句
本发明使用少量压力传感器实现了对柔性触觉区域的高精度定位; 使用少量压力传感器实现了对大面积柔性触觉区域的高精度定位
技术功效短语
高精度区域定位; 实现高精度定位
技术功效1级
精度
技术功效2级
精度提高
技术功效3级
区域定位精度提高; 实现定位精度提高
技术功效TRIZ参数
28-测量精度;
 分类号
 【技术分类】
主分类号
  • G
    物理学
    • G01L
      测量力、应力、扭矩、功、机械功率、机械效率或流体压力(重量g01g) [19850101]
    • *G01L1/02
      用液压或气动装置 [20060101]
    • G01L1/00
      一般测量力或应力(测量冲击力入G01L5/00) [20060101]
    • G01
      测量;测试
IPC分类号
 【行业分类】
国民经济行业分类
制造业
国民经济行业(主)
制造业
新兴产业分类
电子核心产业
新兴产业(主)
电子核心产业
知识密集型分类
新装备制造业
清洁能源产业分类
太阳能产业
 其他著录项
代理机构广州三环专利商标代理有限公司 44202
代理人吴松滨
申请语言汉语
 权利要求

1.一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法,其特征在于,包括:
使用压力传感器编号集合中的传感器编号,为系统中所有的压力承载结构分别进行初始编号,其中,所述压力承载结构为承载外部接触压力并将所述外部接触压力以机械形变或应力分布变化的形式传递至对应的压力传感器的结构单元;
基于三个在空间上相互相切的所述压力承载结构,生成最小压力反馈单元,所述最小压力反馈单元为对压力变化进行实时反馈的最小单元;
基于所述最小压力反馈单元中的每个所述压力承载结构的初始编号,形成初始编号组合;
对所有的所述初始编号组合进行优化,使得每个所述最小压力反馈单元对应的优化后的编号组合在全局编号组合中是唯一的,且具有相同编号的所述压力承载结构在空间上不相切;
将所述最小压力反馈单元与所述优化后的编号组合所对应的一组压力传感器,按照预设的连通关系进行连接;
根据接收到三个压力值,和反馈所述三个压力值的三个压力传感器的编号,确定产生压力变化的位置。

2.如权利要求1所述的一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法,其特征在于所述使用压力传感器编号集合中的传感器编号,为系统中所有的压力承载结构分别进行初始编号,包括:
给系统中所有的所述压力传感器逐一分配一个用于唯一标识所述压力传感器的传感器编号;
基于所有的所述传感器编号,生成所述压力传感器编号集合;
基于预设的编号分配规则,从所述压力传感器编号集合中选取所述传感器编号作为所述压力承载结构的初始编号;
其中,所述编号分配规则包括顺序分配和随机分配,且一个所述传感器编号分配至一个或多个压力承载结构,以及,部分所述传感器编号不被分配至任何所述压力承载结构。

3.如权利要求1所述的一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法,其特征在于所述基于三个在空间上相互相切的所述压力承载结构,生成最小压力反馈单元,包括:
选取在空间上相互相切的三个所述压力承载结构,作为一组压力承载结构组合;
将所述压力承载结构组合确定为一个最小压力反馈单元,用于在受力作用下产生对应的组合压力,并将所述组合压力实时反馈至所述压力传感器。

4.如权利要求1所述的一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法,其特征在于所述对所述初始编号组合进行优化,包括:
基于所有的所述最小压力反馈单元的所述初始编号组合,形成初始编号组合集合;
基于所述初始编号组合集合,得到唯一性惩罚项、组合覆盖率惩罚项、无效组合惩罚项和连通性惩罚项;
基于所述唯一性惩罚项、所述组合覆盖率惩罚项、所述无效组合惩罚项和所述连通性惩罚项,构造多目标损失函数;
基于所述初始编号组合集合,根据所述多目标损失函数计算当前的目标损失函数值;
对所述初始编号组合集合中的元素的编号进行优化,根据所述多目标损失函数,计算优化后的编号组合集合的更新的目标损失函数值;
计算所述当前的多目标损失函数值和所述更新的目标损失函数值的差值,得到损失函数差值;
基于所述损失函数差值和第一阈值,判断是否接受当前优化,所述第一阈值用于表征允许接受编号组合劣化程度的阈值参数。

5.如权利要求4所述的一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法,其特征在于所述基于所述初始编号组合集合,得到唯一性惩罚项、组合覆盖率惩罚项、无效组合惩罚项和连通性惩罚项,包括:
统计所述编号组合集合中重复出现的所述初始编号组合的总重复次数,得到所述唯一性惩罚项;
基于所有的所述传感器编号计算其可以产生的所有三元组合,并比较所述编号组合集合与所述三元组合,统计所述编号组合集合中缺少的三元组合数量,得到所述组合覆盖率惩罚项;
统计所有的所述初始编号组合中存在相同编号的压力承载结构的数量,得到所述无效组合惩罚项;
统计所述编号组合集合中未关联编号的压力承载结构的数量,得到所述连通性惩罚项。

6.如权利要求4所述的一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法,其特征在于所述基于所述损失函数差值,判断是否接受当前优化,包括:
当所述损失函数差值小于第一阈值时,接受所述优化后的编号组合集合;
当所述损失函数差值大于所述第一阈值时,计算接收所述调整后的编号组合集合的概率值;
基于所述概率值判断是否接受所述调整后的编号组合集合。

7.如权利要求4所述的一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法,其特征在于,还包括:
在迭代过程中按照预设冷却策略,逐步降低系统熵值,用于降低优化过程中的随机性以促使编号组合集合向稳定解收敛;
当降温迭代中所述损失函数差值连续在第一预设次数内都大于所述第一阈值时,触发重加热机制以提升所述系统熵值;
当所述系统熵值降低至最小熵值阈值时,终止迭代更新,并输出所述优化后的编号组合集合。

8.如权利要求1所述的一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法,其特征在于所述将所述最小压力反馈单元与所述优化后的编号组合所对应的一组压力传感器,按照预设的连通关系进行连接,包括:
根据所述最小压力反馈单元中的每个压力承载结构自身优化后的编号,寻找与所述优化后的编号一一对应的所述压力传感器;
将编号相同的所述压力传感器和所述压力承载结构进行连接。

9.如权利要求1所述的一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法,其特征在于所述根据接收到三个压力值,和反馈所述三个压力值的三个压力传感器的编号,确定产生压力变化的位置,包括:
根据所述三个压力传感器的编号所所述编号组合,定位与所述压力传感器相连的所述最小压力反馈单元;
基于所述三个压力值,进一步对产生压力变化的位置进行定位,得到所述产生压力变化的位置。

10.一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位装置,用于实现如权利要求1~9中任一项所述的一种基于柔性触觉传感的分形编码超分辨定位方法,所述装置包括:
初始编号配置模块,用于使用压力传感器编号集合中的传感器编号,为系统中所有的压力承载结构分别进行初始编号,其中,所述压力承载结构为承载外部接触压力并将所述外部接触压力以机械形变或应力分布变化的形式传递至对应的压力传感器的结构单元;
最小压力反馈单元生成模块,用于基于三个在空间上相互相切的所述压力承载结构,生成最小压力反馈单元,所述最小压力反馈单元为对压力变化进行实时反馈的最小单元;
初始编号组合构建模块,用于基于所述最小压力反馈单元中的每个所述压力承载结构的初始编号,形成初始编号组合;
编号组合优化模块,用于对所有的所述初始编号组合进行优化,使得每个所述最小压力反馈单元对应的优化后的编号组合在全局编号组合中是唯一的,且具有相同编号的所述压力承载结构在空间上不相切;
连通关系配置模块,用于将所述最小压力反馈单元与所述优化后的编号组合所对应的一组压力传感器,按照预设的连通关系进行连接;
压力定位计算模块,用于根据接收到三个压力值,和反馈所述三个压力值的三个压力传感器的编号,确定产生压力变化的位置。

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