[發明專利]一種仿人手指端滑動觸覺傳感器

有效

• 申請號: 201711235136.0
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108072464B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 宋愛國;冷明鑫;李會軍;曾洪;徐寶國;朱利豐
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/08
• 分類號: G01L1/08
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種仿人手指端滑動觸覺傳感器，所述仿人手指端滑動觸覺傳感器安裝在仿生假手或機械手的末端，包括PVDF薄膜（1）、橡膠指尖（2）、填充液體（9）、密封塞（3）、液壓傳感器（32）、外殼（4）、內骨架（5），應變片（6）、測量電路（7）及連接螺栓（8），其特征在于：所述橡膠指尖（2）為半球形空腔，所述橡膠指尖（2）內部注滿填充液體（9），所述橡膠指尖（2）外表面刻有同心圓環紋理，所述PVDF薄膜（1）附著于橡膠指尖（2）外部，所述橡膠指尖（2）一側有密封塞（3）將橡膠指尖（2）密封，所述密封塞（3）底部裝有液體壓力傳感器（32），所述外殼（4）主體為剛性桶狀結構，所述外殼（4）四周及頂部為薄壁，所述外殼（4）頂部有圓形開口（41），所述外殼（4）底部為類法蘭盤結構，所述類法蘭盤結構有呈十字形對稱分布四個圓形光滑通孔（42），所述橡膠指尖（2）在外殼（4）的圓形開口（41）上，所述內骨架（5）包括圓柱頭（51）、直立應變桿（52）以及底座（53），所述外殼（4）頂部的圓形開 口（41）直徑大于內骨架圓柱頭（51）的直徑，使得內骨架與外殼頂部不直接接觸，所述橡膠指尖（2）底部圓柱凹陷（22）的直徑大于內骨架圓柱頭（51）的直徑，但二者高度一致，使得圓柱頭（51）嵌入圓柱凹陷（22）中，所述直立應變桿（52）頂端有圓柱頭（51），所述直立應變桿（52）底部有底座（53）相連，所述底座（53）內有測量電路（7），所述直立應變桿（52）靠近底座（53）的位置四面分別貼有應變片（6），所述底座（53）上呈十字形對稱分布四個圓形螺紋通孔（54），所述連接螺栓（8）經過外殼（4）底部的圓形光滑通孔（42）與底座（53）的圓形螺紋通孔（54）配合，將內骨架（5）與外殼（4）連接。

2.根據權利要求1所述的一種仿人手指端滑動觸覺傳感器，其特征在于：所述PVDF薄膜（1）為半球形柔性薄膜，所述半球形柔性薄膜上包括壓電薄膜、金屬化電極、保護膜和引線。

3.根據權利要求1所述的一種仿人手指端滑動觸覺傳感器，其特征在于：所述橡膠指尖（2）為類半球體空腔，其外表面分布同心圓環狀紋理突起，所述橡膠指尖（2）底部有圓柱凹陷（22），所述圓柱凹陷（22）直徑大于內骨架（5）的圓柱頭（51），所述橡膠指尖（2）側面有圓形注液孔（21），所述密封塞（3）蓋住圓形注液孔（21）。

4.根據權利要求1所述的一種仿人手指端滑動觸覺傳感器，其特征在于：所述密封塞（3）前端為硬質導管（31），所述密封塞（3）底部有底部活塞（33），所述底部活塞（33）為柔性橡膠圓盤，所述底部活塞（33）與硬質導管（31）之間通過橡膠連接，所述液壓傳感器（32）安裝在硬質導管（31）底部與底部活塞（33）的連接處。

5.根據權利要求1所述的一種仿人手指端滑動觸覺傳感器，其特征在于：所述的內骨架（5）的圓柱頭（51）、直立應變桿（52）以及底座（53）的中心位于同一直線上，所述應變桿（52）為截面正方形的細長剛性直桿，所述底座（53）為扁圓柱。

6.根據權利要求1所述的一種仿人手指端滑動觸覺傳感器，其特征在于：所述測量電路（7）為圓盤形狀，所述測量電路（7）直徑小于外殼（4）的內徑，所述測量電路（7）的圓心處為正方形通孔，所述正方形通孔邊長大于應變桿（52）的截面邊長，所述測量電路（7）上分布著各個傳感元件所需的測量電路。

7.根據權利要求1所述的一種仿人手指端滑動觸覺傳感器，其特征在于：所述填充液體（9）為非導電性、非腐蝕性液體。

8.根據權利要求3所述的一種仿人手指端滑動觸覺傳感器，其特征在于：所述PVDF薄膜（1）與橡膠指尖（2）以及圓柱頭（51）與嵌入圓柱凹陷（22）以及橡膠指尖（2）與外殼（4）通過連接劑緊密貼合。

9.根據權利要求1所述的一種仿人手指端滑動觸覺傳感器，其特征在于：所述外殼（4）側面靠近底部有一個長方形開孔（43）。

10.根據權利要求1所述的一種仿人手指端滑動觸覺傳感器，其特征在于：所述應變片（6）通過連接劑固定在應變桿（52）靠近底座同一高度處的四個面上，位于對立面上的兩個應變片（6）組成半橋電路。