[發明專利]一種基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器及使用方法

在審

• 申請號: 201910256843.0
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN110044402A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 陳進軍
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: G01D5/56
• 分類號: G01D5/56
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 韓煒

本發明公開了一種基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器及使用方法。包括觸覺傳感模塊（1），觸覺傳感模塊（1）與調理電路模塊（2）連接，調理電路模塊（2）與模態分析模塊（3）連接；所述的觸覺傳感模塊（1）包括主動激勵振動源（11），主動激勵振動源（11）經傳導基座（12）與振動傳感器（13）連接，振動傳感器（13）與調理電路模塊（2）連接。本發明具有結構簡單，材料選擇范圍廣，和制作加工容易的特點。

技術領域

本發明涉及傳感器領域，特別是一種基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器及使用方法。

背景技術

通過觸覺傳感器與外部物體相互作用，機器人可以獲取與外部物體的接觸、滑動和壓覺等機械刺激信息。

目前，采用傳統的觸動開關，應變式觸覺傳感，電容式觸覺傳感機理的觸覺傳感器，機器人在接觸和擠壓物體過程中，觸覺傳感的原理和運行方式特點為：機器人與被接觸物體作相對接近運動，使觸覺傳感器與物體表面接觸，在傳感結構局部產生壓力，產生位移或變形而獲得一個開關、階躍或者脈沖接觸信號。

采用前述傳統觸覺傳感機理的觸覺傳感器，獲取機器人接觸過程信號時，存在的主要不足之處有：開關式觸覺傳感一般需要依賴于運動機構，結構比較復雜；而應變式或電容式觸覺傳感一般依賴于形變結構，制作比較復雜，并對材料選擇有特定要求。對于需要機器人具有多點分布式觸覺傳感時，前述傳統觸覺傳感機理的觸覺傳感器結構設計，材料選擇和制作加工等方面更加困難。

綜上，目前的觸覺傳感器存在機械結構復雜、材料使用限制多和制作加工困難的缺點。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器及使用方法。本發明具有結構簡單，材料選擇范圍廣，和制作加工容易的特點。

本發明的技術方案：一種基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器，包括觸覺傳感模塊，觸覺傳感模塊與調理電路模塊連接，調理電路模塊與模態分析模塊連接；所述的觸覺傳感模塊包括主動激勵振動源，主動激勵振動源經傳導基座與振動傳感器連接，振動傳感器與調理電路模塊連接。

前述的基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器中，所述的模態分析模塊與信號輸出模塊連接。

前述的基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器中，所述的主動激勵振動源為機械式振動源和/或電學式振動源。

前述的基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器中，所述的機械式的振動源包括錘擊式、振弦式、往復式和/或旋轉式的振動激勵源；所述的電學式振動源包括壓電換能式和/或電磁換能式的振動激勵源。

前述的基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器中，所述的主動激勵振動源的激勵源振動特性為確定性振動和/或隨機振動。

前述的基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器的使用方法，按下述步驟進行：

a.觸覺傳感模塊與物體相互作用時，振動傳感器檢測出發生了變化的振動激勵響應信號；

b.步驟a中發生了變化的振動激勵響應信號被輸入到調理電路模塊，由調理電路模塊降噪濾波；

c.步驟b中的降噪濾波后的響應信號被輸入到模態分析模塊進行模態參數識別提取，比較分析。

前述的基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器的使用方法中，經步驟c處理后的響應信號被輸入到信號輸出模塊，經信號輸出模塊處理后完成與外部設備的參數匹配。

前述的基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器的使用方法所述的步驟c中，所述的模態參數包括觸覺傳感模塊的時域、頻域，或者時-頻域模態參數。

前述的基于模態分析的主動激勵觸覺傳感器的使用方法所述的步驟c中，模態分析模塊的模態參數識別提取，比較分析包括傳遞函數、譜密度、聲學共振譜、倒譜和/或有限元分析。

有益效果