[發(fā)明專利]一種用于氣動(dòng)人工肌肉的電阻式軟體環(huán)狀傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010893552.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN111982159A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘宋義;蓋子儀;楊揚(yáng);楊毅;邵文韞;羅均;謝少榮;彭艷;蒲華燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D5/16
• 分類號(hào): G01D5/16;G01D3/036;G01D11/24
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 蘇士瑩

本發(fā)明公開了一種用于氣動(dòng)人工肌肉的電阻式軟體環(huán)狀傳感器，包括套設(shè)在氣動(dòng)人工肌肉上的軟體外殼，所述軟體外殼中設(shè)置有流道，所述流道呈具有一缺口的環(huán)狀，所述流道中填充有液態(tài)金屬，所述流道的兩端分別連接有一個(gè)外部導(dǎo)線，所述外部導(dǎo)線一端穿過(guò)所述流道與所述液態(tài)金屬接觸，所述外部導(dǎo)線的另一端與外部電路電連接。本發(fā)明用于氣動(dòng)人工肌肉的電阻式軟體環(huán)狀傳感器提高了對(duì)氣動(dòng)人工肌肉傳感的準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于氣動(dòng)人工肌肉的電阻式軟體環(huán)狀傳感器。

背景技術(shù)

軟體機(jī)器人領(lǐng)域中以氣動(dòng)機(jī)器人最為火熱，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器也層出不窮，其中，氣動(dòng)人工肌肉是一種新型氣動(dòng)執(zhí)行元件，其具有柔性高、重量輕、成本低以及響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，在軟體機(jī)器人領(lǐng)域被廣泛用作驅(qū)動(dòng)器。氣動(dòng)人工肌肉構(gòu)造簡(jiǎn)單，由纖維網(wǎng)纏繞軟管組成。當(dāng)向氣動(dòng)人工肌肉輸入適當(dāng)大小的氣壓時(shí)，軟管就有一定柔性，直徑變大，不斷膨脹，因?yàn)槔w維絲的限制，軟管膨脹到一定地步不會(huì)繼續(xù)膨脹，導(dǎo)致脹破。

目前，氣動(dòng)人工肌肉由于極高的柔軟性和極高的負(fù)載比被廣泛用于肢體康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、仿人機(jī)器人領(lǐng)域以及軟體機(jī)器人等火熱領(lǐng)域。其與人的交互協(xié)作越來(lái)越密切，但是人工肌肉的氣動(dòng)控制難以現(xiàn)行控制，這給由其驅(qū)動(dòng)的軟體機(jī)器人的建模帶來(lái)挑戰(zhàn)，因此，對(duì)氣動(dòng)人工肌肉施加監(jiān)控，同時(shí)搭建更為安全的閉環(huán)控制變得尤為重要。傳統(tǒng)的PID控制最多只能應(yīng)用于前饋控制，需要一個(gè)適用于氣動(dòng)人工肌肉的傳感器搭建閉環(huán)控制。常見(jiàn)的軟體傳感器一般為貼片式，由于人工肌肉直徑較小，貼片式傳感器無(wú)法貼附，即使使用特定膠水貼附成功，緊密貼附帶來(lái)的附加剛度會(huì)影響人工肌肉的自然膨脹，涂有膠水的人工肌肉部位已變?yōu)閯傂越Y(jié)構(gòu)，氣壓將不再此部位奏效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于氣動(dòng)人工肌肉的電阻式軟體環(huán)狀傳感器，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提高對(duì)氣動(dòng)人工肌肉傳感的準(zhǔn)確度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供了一種用于氣動(dòng)人工肌肉的電阻式軟體環(huán)狀傳感器，包括套設(shè)在氣動(dòng)人工肌肉上的軟體外殼，所述軟體外殼中設(shè)置有流道，所述流道呈具有一缺口的環(huán)狀，所述流道中填充有液態(tài)金屬，所述流道的兩端分別連接有一個(gè)外部導(dǎo)線，所述外部導(dǎo)線一端穿過(guò)所述流道與所述液態(tài)金屬接觸，所述外部導(dǎo)線的另一端與外部電路電連接。

優(yōu)選的，所述軟體外殼、所述氣動(dòng)人工肌肉及所述流道同軸。

優(yōu)選的，所述外部導(dǎo)線與所述流道的接口處使用硅膠密封。

優(yōu)選的，所述軟體外殼采用層片結(jié)構(gòu)進(jìn)行制造，所述軟體外殼的材料為硅膠。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明用于氣動(dòng)人工肌肉的電阻式軟體環(huán)狀傳感器提高了對(duì)氣動(dòng)人工肌肉傳感的準(zhǔn)確度。本發(fā)明用于氣動(dòng)人工肌肉的電阻式軟體環(huán)狀傳感器中由硅膠制作的軟體外殼能夠最大限度地減小外部傳感器對(duì)宿主的影響，且由于其柔軟的特性，氣動(dòng)人工肌肉的變形能夠較為完整的反映到軟體環(huán)狀傳感器中；流道內(nèi)填充的液態(tài)金屬靈敏度高，能夠?qū)鈩?dòng)人工肌肉的膨脹情況有效檢測(cè)出來(lái)，通過(guò)外部導(dǎo)線將變化后的液態(tài)金屬的電阻值變化導(dǎo)出至外部電路。多個(gè)軟體環(huán)狀傳感器的使用能夠有效提高測(cè)試準(zhǔn)確度，多于2個(gè)的傳感器數(shù)量限制也能方便外部電路消除電阻式傳感器固有的溫度漂移現(xiàn)象，為基于氣動(dòng)人工肌肉的軟體機(jī)器人提供閉環(huán)控制的穩(wěn)定可靠的反饋參數(shù)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為在氣動(dòng)人體肌肉上應(yīng)用兩個(gè)本發(fā)明用于氣動(dòng)人工肌肉的軟體環(huán)狀傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；