[發明專利]一種軟體機器人形觸多模態自供能柔性感知系統

在審

• 申請號: 202110700104.3
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113427500A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 李龍;顧文俊;汪田鴻;金滔;張泉;田應仲
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J13/08;H02N1/04
• 代理公司: 上海新隆知識產權代理事務所(普通合伙) 31366
• 代理人: 金利琴

1.一種軟體機器人形觸多模態自供能柔性感知系統，其特征在于：包括氣動三爪軟體機器人，該氣動三爪軟體機器人由三個具有形觸多模態柔性感知系統的軟體手指(1)通過夾具(2)安裝于連接法蘭支架(4)上，并按照60°的間隔分布，以15°的傾斜角度安裝，并通過導氣管(3)與連接閥(5)與外界氣源相連接，基于充氣和放氣來實現軟體手指的彎曲與伸直；所述具有形觸多模態柔性感知系統的軟體手指(1)包括氣動軟體手指(101)、形態感知傳感器(102)和觸覺傳感器(103)。

2.根據權利要求1所述的軟體機器人形觸多模態自供能柔性感知系統，其特征在于：所述的氣動軟體手指(101)為線增強軟體手指，其包含可膨脹的氣室和不可拉伸的限制層，通過末端的連接裝置連接到外部氣源，氣室會因為外部氣體的通入而膨脹，氣動軟體手指(101)整體會因此向不可拉伸的限制層彎曲，通過棉線包裹著的氣室通氣和放氣，可以實現更好的軸向膨脹彎曲，在彎曲過程中，置于氣動軟體手指(1)外側彎曲層的形態感知傳感器(102)可以感知彎曲狀態；在所述氣動三爪軟體機器人與環境和物體交互接觸時，置于具有形觸多模態柔性感知系統的軟體手指(1)內側限制層的觸覺傳感器(103)是基于摩擦電原理和電容式原理的多模態集成傳感器，可以感知交互過程中的復雜信息，如面積和位置接觸信息、滑覺信息和抓持力信息。

3.根據權利要求2所述的軟體機器人形觸多模態自供能柔性感知系統，其特征在于：所述形態感知傳感器(102)包括變高度波形柔性電極、鎳布正摩擦層和硅膠負摩擦層；所述變高度波形柔性電極安裝于所述氣動三爪軟體機器人彎曲側，與所述硅膠負摩擦層形成結構-感知一體化特性，隨著外部氣源的充入，所述變高度波形柔性電極會隨之從拱形變為扁平形態，帶動著所述變高度波形柔性電極上的鎳布正摩擦層與硅膠負摩擦層進行摩擦，產生電荷轉移從而產生電壓信號；由于變高度特性，不同高度的波形在彎曲過程中依次接觸，在彎曲過程中會產生多個脈沖信號，從而可以檢測連續雙向的彎曲信號，為所述氣動三爪軟體機器人提供復雜的彎曲狀態感知功能。

4.根據權利要求2所述的軟體機器人形觸多模態自供能柔性感知系統，其特征在于：所述觸覺感知傳感器(103)布置于具有形觸多模態柔性感知系統的軟體手指(1)內層,包括基于摩擦電的觸覺傳感器和基于電容式的抓持力傳感器；所述基于摩擦電的觸覺傳感器包括變面積的電極層和摩擦層，當外界物體與摩擦層接觸時，產生電信號，且由于電極層變面積特性，可以通過電壓信號的大小變化來檢測接觸物的面積和位置信息，通過后期的信號數據分析，可以識別復雜的滑覺信息；所述基于電容式的抓持力傳感器是基于平行板電容器原理，其包括兩層平行的柔性電極和微結構間隔層，外界作用力使電容器間距減少，從而產生電容值增大，電容變化與外力呈線性關系，從而可以檢測外界持續狀態的抓持力大小和其變化。