[發明專利]一種機器人靈巧手及材質檢測識別系統

有效

• 申請號: 201711159440.1
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107962579B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 林啟敬;吳昊;蔣莊德;田邊;張福政;趙曼
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;G01D21/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李宏德

1.一種材質檢測識別系統，其特征在于，包括若干采集節點，以及連接采集節點的數據終端處理器；每個采集節點包括依次連接的材質識別傳感器節點、信號調理電路和無線傳輸節點；

所述的材質識別傳感器節點包括兩個相對設置的第一極板(1)和第二極板(2)，設置在第一極板(1)相對側的至少兩個第一電極(3)，以及設置在第二極板(2)相對側的至少一個第二電極(4)；

所述的第一電極(3)之間呈間隔設置，且兩兩作為一組電極對形成平行電極板的電容式結構，構成一組介電常數傳感器；用于檢測得到第一極板(1)和第二極板(2)之間待測物體的介電常數；

所述的第二電極(4)與相對設置的第一電極(3)作為一組電極對形成相對電極板的電容式結構，構成一組彈性模量傳感器；用于檢測得到第一極板(1)和第二極板(2)之間待測物體的彈性模量；

所述的信號調理電路用于對采集到的介電常數傳感器信號和彈性模量傳感器信號進行調理；

所述的無線傳輸節點用于將調理后的信號通過無線傳輸的方式分級傳輸到數據終端處理器；

所述的數據終端處理器將收到的待測物體的介電常數和彈性模量進行對比識別物體的類別。

2.根據權利要求1所述的一種材質檢測識別系統，其特征在于，所述彈性模量傳感器的兩電極上施加正負電壓形成電場，用于通過第一極板(1)和第二極板(2)對待測物體加載壓力，根據壓力加載前后兩電極形成的電容值的變化得到兩電極之間的相對位移，由下式檢測得到待測物體的彈性模量；

其中，F為加載壓力，A為彈性模量傳感器兩電極的橫截面面積，△L為兩電極之間的相對位移，L為待測物體加載壓力前的長度，E(T)為待測物體的彈性模量。

3.根據權利要求1所述的一種材質檢測識別系統，其特征在于，在介電常數傳感器的兩電極上施加正負電壓形成電場，根據待測物體置于兩電極形成電容器的電場得到該電容器的等效電容值，由下式檢測得到待測物體的介電常數；

C＝K·ε_r；

其中，C為電容器等效電容值，待測物體的介電常數ε_r，K介電常數傳感器兩電極的結構參數。

4.根據權利要求1所述的一種材質檢測識別系統，其特征在于，第一極板(1)相對側設置有若干呈陣列布置的第一電極(3)，第二極板(2)相對側設置有若干呈陣列布置的第二電極(4)，第一電極(3)和第二電極(4)呈一一對應的相對設置。

5.根據權利要求4所述的一種材質檢測識別系統，其特征在于，所述的陣列采用矩形陣列或圓形陣列。

6.根據權利要求1所述的一種材質檢測識別系統，其特征在于，第一極板(1)和第二極板(2)均采用柔性基底；第一電極(3)通過外部包覆的絕緣封裝層(5)固定設置在第一極板(1)相對側；第二電極(4)通過外部包覆的絕緣封裝層(5)固定設置在第二極板(2)相對側。

7.一種機器人靈巧手，其特征在于，包括如權利要求1-6任意一項所述的材質檢測識別系統；至少一個材質識別傳感器節點的第一極板(1)和第二極板(2)分別安裝在機器人靈巧手在的兩個手指上，當該兩個手指夾取物體時第一極板(1)和第二極板(2)平行相對；當機器人靈巧手靠近待測物體直至介電常數傳感器電信號不改變，則接觸到待測物體得到介點常數后，加壓進行彈性模量測量。

8.根據權利要求7所述的一種機器人靈巧手，其特征在于，所述無線傳輸節點包括基于Zigbee進行交互的無線終端及無線協調器，無線終端用于數據的無線收發，無線協調器用于無線傳輸節點之間進行組網并形成無線傳輸的拓撲結構進行數據傳輸。

9.根據權利要求8所述的一種機器人靈巧手，其特征在于，所述的無線傳輸的拓撲結構采用星型、樹型和網型結構中的一種或多種的混合型結構。