[發明專利]機器人用流體萬向柔順與力傳感掌

有效

• 申請號: 201910171297.0
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109969285B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 叢大成;李加啟;楊志東;張燕燕
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

1.一種流體萬向柔順力傳感掌，包括電磁閥(2)，控制腔體(3)，壓力傳感器(4)、溫度傳感器，傳感掌單元(6)，其特征在于：所述的控制腔體(3)的上端與電磁閥(2)連接，控制腔體(3)的下端通過其內管道(5)與傳感掌單元(6)連接，壓力傳感器(4)位于控制腔體(3)內壁上，所述的傳感掌單元(6)包括外橡膠層(6-1)、應變感應層(6-2)、金屬加強層(6-3)和內橡膠層(6-4)，金屬加強層(6-3)與應變感應層(6-2)貼合在一起之后，夾在內橡膠層(6-4)與外橡膠層(6-1)之間，所述的傳感掌單元(6)內腔填充有一定量的液體，應變感應層(6-2)安裝有溫度傳感器；當外部環境對傳感掌單元(6)產生力的作用，并對傳感掌單元(6)內腔的液體產生擠壓作用，電磁閥(2)不完全打開，傳感掌單元(6)內腔的液體則不會向外流出從而形成抵抗力，傳感掌單元(6)處于大剛度狀態，若打開電磁閥(2)，則傳感掌單元(6)內腔的液體向外流出，不形成抵抗力，傳感掌單元(6)處于小剛度狀態；應變感應層感知掌在不同方位上的具體變形量，結合壓力傳感器返回的內橡膠層內的壓力，可計算得到腳掌在不同方位上的作用力大小；所述的電磁閥(2)通過PWM信號控制，通過調整PWM信號的占空比實現電磁閥(2)打開的時間，打開的時間越長，那么傳感掌內腔的液體向外流出越多，傳感掌單元(6)變形越大，即剛度越小，最終通過控制PWM信號的占空比實現傳感掌單元(6)與外環境的變剛度交互，同等壓力下液體流經的孔隙越小其產生的阻抗越大，通過調整電磁閥的開口大小即實現傳感掌單元(6)的液體以不同阻抗流出或流入，實現變阻抗交互控制。

2.根據權利要求1所述的一種流體萬向柔順力傳感掌，其特征在于，所述的傳感掌單元(6)為立方體、環狀或者球形。

3.根據權利要求1或2所述的一種流體萬向柔順力傳感掌，其特征在于，所述的電磁閥(2)為高速微型三位三通比例電磁閥，當高速微型三位三通比例電磁閥處于中間位的關死狀態，傳感掌單元(6)內腔的流體無法流出，形成高壓狀態以抵抗作用力，呈現高剛度無阻尼狀態，當傳感掌單元(6)與外界環境處于作用狀態時，高速微型三位三通比例電磁閥開口向低壓油口(2－1)方向時，其開口量與輸入電信號成比例關系，當傳感掌單元(6)與外界環境處于非作用狀態，高速微型三位三通比例電磁閥開口向高壓油口(2－2)方向時，外部一定壓力的液體通過內管道(5)補充流入傳感掌單元(6)內腔，使得傳感掌單元(6)掌保持一定剛度狀態。