[發明專利]力位觸覺結構及力位觸覺傳感器

有效

• 申請號: 201911418882.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111168723B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 張弘;張學成;江楠;曲紹興
• 申請（專利權）人: 浙江清華柔性電子技術研究院
• 主分類號: B25J19/02
• 分類號: B25J19/02;G01L5/22;G01B11/00
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 雷志剛

本發明的力位觸覺結構及力位觸覺傳感器，所述力位觸覺結構包括觸覺感知組件和壓力轉換組件，所述壓力轉換組件能夠將所述觸覺感知組件與目標物接觸時產生對所述觸覺感知組件的壓力變化轉換為活塞的運動，并利用活塞的運動對應測量觸覺感知組件與目標物接觸的接觸位置及力，以此起到規避壓力傳感器的設置，使得該力位觸覺傳感器能夠快速地測量力和受力的位置，具有更高的柔順性及測量靈活度，并提高該力位觸覺傳感器對應信號的處理量；同時便于該力位觸覺傳感器結構的集成，進而起到便于該力位觸覺傳感器的安裝及使用。

技術領域

本發明屬于機器人觸覺感測相關技術領域，特別是涉及一種力位觸覺結構及力位觸覺傳感器。

背景技術

目前大多數的柔性傳感器，只能進行力及位置單獨的測量，且柔性傳感器內通常設置有壓力監測的壓力傳感器，其壓力傳感器為剛性，使得現有的柔性傳感器實現不了柔性地對位置及力的監測；而且，柔性傳感器內壓力傳感器的體積大，不利于集成，使得現有的柔性傳感器體積大，不便于安裝，信號的處理量小。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術中存在的技術問題，提供一種力位觸覺結構及力位觸覺傳感器。

具體地，一種力位觸覺結構，包括觸覺感知組件以及壓力轉換組件，所述觸覺感知組件包括接觸表面層、第一介質層以及第二介質層，所述第一介質層與所述第二介質層層疊設置于接觸表面層一側，所述第一介質層包括沿第一方向排列的多個第一腔體，所述第二介質層包括沿第二方向排列的且與所述第一腔體交錯設置的第二腔體，所述第一腔體與所述第二腔體為一端開口的可壓縮結構，所述壓力轉換組件包括對應所述第一腔體以及所述第二腔體的多個壓力轉換件，每個所述壓力轉換件內設有活塞，每個所述壓力轉換件連接于對應的所述第一腔體或者所述第二腔體的開口端，且所述活塞能夠響應于對應的所述第一腔體或者所述第二腔體內氣壓的變化而移動。

作為本發明的優選方案，所述壓力轉換件包括管體，所述管體的一端與對應的所述第一腔體或者對應的所述第二腔體連接并連通，而另一端封閉；所述管體的管壁上開設有缺口，所述活塞設置在所述管體的內部。

作為本發明的優選方案，所述活塞在設于所述管體缺口位置的部分上連接有標識物，所述活塞能夠帶動所述標識物在所述缺口的位置往復運動。

作為本發明的優選方案，所述標識物為彈性繩，所述彈性繩固接于對應的所述活塞。

作為本發明的優選方案，所述壓力轉換組件上用以與所述第一腔體連接并連通的多個壓力轉換件集成并形成為第一層壓力轉換組件，所述第一層壓力轉換組件內壓力轉換件上的彈性繩連接為一體；及/或，所述壓力轉換組件上用以與所述第二腔體連接并連通的多個壓力轉換件集成并形成為第二層壓力轉換組件，所述第二層壓力轉換組件內壓力轉換件上的彈性繩連接為一體。

作為本發明的優選方案，所述活塞上連接有彈性元件，所述彈性元件能夠驅動所述活塞在對應的所述管體內復位。

作為本發明的優選方案，所述第一腔體及/或所述第二腔體與所述管體通過密封軟管連接并連通。

作為本發明的優選方案，多個所述第一腔體所在的第一方向與多個所述第二腔體所在的第二方向相互垂直。

作為本發明的優選方案，所述第一腔體的橫截面及所述第二腔體的橫截面均設為半圓筒狀結構，且所述第一腔體與所述第二腔體相接觸的端面均為圓弧狀結構。

本發明還請求保護一種力位觸覺傳感器，其特征在于：包括上述任一所述力位觸覺結構，以及視覺處理系統，所述視覺處理系統能夠監測每個所述壓力轉換件內活塞的運動。

由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：