[發明專利]基于平行極板電容的接近覺傳感器及其檢測方法

有效

• 申請號: 201610710058.4
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN106325637B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 呂曉洲;李習;王松林;王輝
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

本發明公開了一種基于平行極板電容的接近覺傳感器，形狀、大小相同的表層襯底、中間層和底層襯底自上而下成層疊結構，表層襯底上表面設置驅動電極、感應電極和保護環，驅動電極設于表層襯底上表面的中心位置，驅動電極的外圍一周耦合有保護環，保護環的外圍耦合有兩個或兩個以上結構相同的感應電極，感應電極在保護環的外圍對稱分布，每個感應電極分別與驅動電極生成相應的耦合電容；中間層作為GND接地層，保護環上打有第一小圓孔，表層襯底上打有第二小圓孔，第一小圓孔與第二小圓孔的位置完全重合。靈敏度高，精確度高，解決了現有技術中接近覺傳感器不能同時檢測待測物體接近距離與方向，不能判斷待測物體屬性的問題。

技術領域

本發明屬于電子技術領域，涉及一種基于平行極板電容的接近覺傳感器及其檢測方法，尤其應用于機器手測量待測物體的接近距離、接近方向和屬性。

背景技術

隨著電子技術、控制理論、計算機技術、傳感器技術、人工智能等學科的發展，機器人技術的研究已經從示教再現型轉向具有感覺功能的適應控制型。這一轉變要求機器人具有感知系統，該系統能夠通過感覺傳感器，使機器人能夠“感知”自身和外部環境的變化。接近覺傳感器就是這類傳感器中的一種。

接近覺傳感器在機器人實現目標的識別、定位與跟蹤，以及運動中的避障等各種活動中發揮著重要作用。通過機器人能夠感知到與對象之間的接近程度，從而實現無沖擊接近，避免碰撞和抓取操作。因此，研究接近覺傳感器對推動機器人技術的發展有重要的作用和意義。

已報道的接近覺傳感器按照工作原理可分為光電式、光纖式、普通電容式、電磁感應式、超聲波式、紅外式、微波式等類型，然而這些接近覺傳感器的研究仍然存在一些問題。光電式容易受到待測物體顏色、粗糙度和環境亮度的限制。電磁式只能用于檢測鐵磁物質，而且作用的距離比較短，一般僅為零點幾毫米。超聲波在空氣中衰減很厲害，因此頻率(20Hz以下)通常不高，所以提高分辨率很困難，而且它的電路也比較復雜。

目前以電容式為主的接近覺傳感器的研究主要有：1、普通電容式的接近覺傳感器，即將傳感器本身作為一個極板，待測物體作為另一個極板。這種結構要求待測物體必須是接地導體，而且容易受到周圍雜散電場的干擾，測量范圍一般僅為幾毫米。2、雙極板式的接近覺傳感器，如中國專利申請，授權號公告號為CN 2356337Y，名稱為“電容接近覺傳感器”，公開日為1999年12月29日，該傳感器由一塊激勵極板和一塊接收極板組成，能檢測導體和非導體的待測物體，但不能測量待測物體的接近方向及待測物體的屬性。

另外，隨著接近覺傳感器在電子皮膚、醫療保健、電子電工、運動器材、紡織品、航天航空、環境監測等領域的應用越來越廣泛，對傳感器的要求也趨向具有良好的柔韌性和延展性，而且結構形式靈活多樣，可根據測量條件的要求任意布置，能夠非常方便地對復雜待測物體進行檢測。

綜上所述，現有的接近覺傳感器存在如下缺點：(1)不能同時實現待測物體接近距離與方向的檢測；(2)不能判斷待測物體的屬性。

發明內容

為了達到上述目的，本發明提供一種基于平行極板電容的接近覺傳感器，靈敏度高，精確度高，解決了現有技術中接近覺傳感器不能同時檢測待測物體接近距離與方向，不能判斷待測物體屬性的問題。

本發明的另一目的是，提供一種基于平行極板電容的接近覺傳感器的檢測方法。