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1 夹持器设计

传感器设计涉及三个主要部分：夹持器设计、触觉传感器制造和照明系统。



夹持器设计：根据Elgeneidy等人提出的设计进行改进，保留鳍线的结构特征，中间部分被挖空，夹持器中部制作材料使用较硬的TPU材料3D打印，后端使用更硬一些的玛瑙材料马克锻造，同时，将内部完全遮挡光线，黑布阻挡了外部环境的照明，防止摄像头受到干扰。同时，为了使夹持器具有柔顺性，在将三个3D打印部件拼接在一起之前，将一块激光切割的黑色弹性布（氨纶/尼龙）粘在支柱内侧和手指开口部分的下半部分。然后，用氰基丙烯酸酯胶将手指的两半粘在刚性底座上。

2 触觉数据收集与处理

所有触觉视频都是用树莓派 FOV160°广角摄像头拍摄，视频通过HSV颜色分割对点进行阈值化，对阈值化图像执行打开和关闭操作，并使用Python OpenCV轮廓查找算法从参考视频的每个帧中提取单个点中心，并将其转换为Numpy阵列，随后，使用点分割方法将后续触觉图像与参考图像进行比较，以找到与当前图像***匹配的图像。具体流程如下图所示：



将触觉图像与参考图像匹配后，拍摄差异图像，然后使用泊松重建计算深度重建图像，在深度图像的阈值上使用轮廓查找算法，并使用主成分分析来查找被抓取对象的方向。对于标记点，利用LAB颜色空间的亮度通道与其对应的中值模糊图像之间的差值图像进行标记跟踪，可实现从每个图像中分割标记。然后从参考图像标记到实际图像中***近的标记绘制箭头。如果两者之间的距离显著，则箭头长度按三倍缩放，以强调接触对象的剪切和扭曲运动。