[發明專利]基于恒定電場的機器人觸覺傳感器及接觸位置的檢測方法

有效

• 申請號: 201710250913.2
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106969861B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 吳海彬;黃劍鋒;佟思逸;陳建鵬
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01B7/004
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種基于恒定電場的機器人觸覺傳感器及接觸位置的檢測方法，包括上下依次設置的上柔性層、網狀隔層和下柔性層，所述上柔性層由絕緣面和導電面上下貼合組成，所述下柔性層由上下設置的導電層和絕緣層組成，所述導電層由內外依次套設的導電內圈、導電外圈和圈式電極組成；所述上柔性層的導電面與下柔性層的導電層分布與網狀隔層的上下面貼合。本發明的有益效果在于：本發明為非陣列式觸覺傳感器，所采用的材料均具有柔性能夠大面積地包覆在機器人表面來檢測接觸位置，具有結構簡單，布線少，制作工藝簡單，成本低，實時性能好等特點。

技術領域

本發明涉及傳感技術領域，尤其涉及一種基于恒定電場的機器人觸覺傳感器及接觸位置的檢測方法。

背景技術

觸覺是人與外界環境直接接觸時的重要感覺功能，研制滿足要求的觸覺傳感器是機器人發展中的技術關鍵之一。觸覺傳感器可以遍布機器人全身，像人體皮膚一般感受到外界的溫度、接觸等感覺。觸覺傳感是人機交互中重要的定位手段還能夠應用于汽車駕駛、醫療、生活機器人、人造假肢等領域。觸覺傳感器在安全物理人機交互過程中扮演著重要角色。借助觸覺傳感器，機器人可以精確地感知外界信息并做出相應的反應與保護措施。

專利(CN106092382)發明了一種基于彈性體三維形變的觸覺傳感器。傳感器主要包括彈性體、雙目相機和照明光源；雙目相機和照明光源均位于彈性體的上方，雙目相機通過彈性體的形變采集到圖像信息并求得接觸力的大小，隨后計算出接觸力的方向及分布。專利(CN105758563)發明了一種基于電阻抗分布測量的單面電極柔性觸覺傳感器陣列。采用外形為一平面盤的單面電極陣列，大量的絲狀電極安裝在電極盤的一側，垂直于電極盤成正方形拓撲陣列，電極安裝完畢后用注射成型方法將導電橡膠均勻地灌注到電極節點框架中。在測量時基于電阻抗測量原理，獲取傳感器受到外界壓力前后其電極陣列的電阻抗分布網絡，以傳感器受壓前后電阻網絡電導率變化值為目標重建一幅差分圖像。

發明內容

本發明的目的是針對以上不足之處，提供了一種基于恒定電場的機器人觸覺傳感器及接觸位置的檢測方法，用于檢測接觸位置，結構簡單，成本低。

本發明解決技術問題所采用的方案是：一種基于恒定電場的機器人觸覺傳感器，包括上下依次設置的上柔性層、網狀隔層和下柔性層，所述上柔性層由第一絕緣面和第一導電面上下貼合組成，所述下柔性層包括上下貼合的第二導電面和第二絕緣面，所述第二導電面由內外設置的導電內圈和導電外圈組成，所述導電外圈外周側還設有一圈式電極；所述第一絕緣面和第二絕緣面分別作為上柔性層和下柔性層的外表面，所述第一導電面和第二導電面分別作為上柔性層和下柔性層的內表面，并且所述第一導電面和第二導電面分別與網狀隔層的上下面相貼合。

進一步的，所述第一絕緣面和第二絕緣面的材質均為高分子薄膜基材，所述第一絕緣面的高分子薄膜基材上噴涂有一層帶有特定導電率的導體介質，所述導體介質形成第一導電面；所述第二絕緣面的高分子薄膜基材上對應所述導電內圈、導電外圈和圈式電極的位置處分別設有導電率不同的第一半導體介質、第二半導體介質和第三半導體介質，所述第一半導體介質、第二半導體介質和第三半導體介質形成第二導電面。

進一步的，所述第一半導體介質、第二半導體介質和第三半導體介質的導電率分別為A、B和C,其中C＞10A，A＞10B，并且A、B和C均＞0。

進一步的，所述上柔性層與下柔性層的外表面分別貼附有一層粘彈性保護膜。

本發明還通過一種根據上述所述的基于恒定電場的機器人觸覺傳感器的接觸位置的檢測方法，包括以下步驟：

步驟S0：將觸覺傳感器穿戴于機器人上，在第二導電面的導電內圈幅面上建立平面XY坐標系；

步驟S1：在第二導電面的圈式電極的一組對邊的中點A+與A-施加一偏置直流電壓V_cc，A+與A-位于X方向；