[實用新型]柔性彎曲傳感器和多關節彎曲角度測量裝置

有效

• 申請號: 202120352448.5
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN214173238U
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 楊建坤;康榮杰;萬淑敏
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本實用新型涉及柔性彎曲傳感器和多關節彎曲角度測量裝置，涉及柔性電子技術領域，以解決現有的彎曲傳感器無法精確測量軟體機械臂的彎曲角度信息的技術問題。本實用新型所述的柔性彎曲傳感器包括第一彈性體和第二彈性體，第一彈性體的兩端分別與第二彈性體的兩端連接，且在第一彈性體和第二彈性體之間形成空腔，第一彈性體的內曲面貼附有雙面柔性電路板，第二彈性體中的內曲面貼附有銅箔貼附層，在待測關節彎曲時，雙面柔性電路板和銅箔貼附層相互貼合，根據貼合面積確定待測關節的彎曲角度，從而實現軟體機械臂彎曲角度的測量。

技術領域

本實用新型涉及柔性電子技術領域，特別是涉及一種用于軟體臂彎曲狀態檢測的柔性彎曲傳感器和由多個柔性彎曲傳感器組成的多關節彎曲角度測量裝置。

背景技術

傳統的商用彎曲傳感器主要采用PET薄片或聚酰亞胺薄片作為基底，當待測關節彎曲時，根據傳感器表層材料電阻率的變化測量關節彎曲，但傳統的彎曲傳感器沒有彈性，不能適應由于關節彎曲帶來的表面拉伸效應。只能用于測量無彈性形變的表面關節。而軟體機械臂通常采用硅膠等彈性軟材料作為外層結構體，在其彎曲過程中通常伴隨有彈性形變，例如彎曲外側表面產生的彈性伸長。因此傳統的彎曲傳感器不能用于軟體機械臂的測量。基于此，亟需一種能夠精確測量軟體機械臂的彎曲傳感器。

發明內容

本實用新型的目的是提供柔性彎曲傳感器和多關節彎曲角度測量裝置，用于測量軟體機械臂的彎曲角度信息。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下方案：

一種柔性彎曲傳感器，所述傳感器包括第一彈性體和第二彈性體，所述第一彈性體的兩端分別與所述第二彈性體的兩端連接，所述第一彈性體和所述第二彈性體之間形成空腔，所述第一彈性體貼附于待測關節的可延展彎曲的表面，以所述空腔為內，所述第一彈性體的內曲面貼附有雙面柔性電路板，所述第二彈性體中的內曲面貼附有銅箔貼附層，自然狀態下，所述雙面柔性電路板和所述銅箔貼附層之間留有間隙；在所述待測關節彎曲時，所述雙面柔性電路板和所述銅箔貼附層相互貼合，所述雙面柔性電路板用于根據貼合面積確定所述待測關節的彎曲角度。

本實用新型還提供一種多關節彎曲角度測量裝置，所述裝置由多個所述柔性彎曲傳感器組成，多個所述柔性彎曲傳感器分別貼附于不同的待測關節，多個所述柔性彎曲傳感器并聯形成總電路，所述總電路的電容值的位數與所述柔性彎曲傳感器的個數相同，所述電容值的每一位數值代表一個待測關節的彎曲角度。

根據本實用新型提供的具體實施例，本實用新型公開了以下技術效果：

本實用新型所提供的柔性彎曲傳感器，包括第一彈性體和第二彈性體，第一彈性體的兩端分別與第二彈性體的兩端連接，且在第一彈性體和第二彈性體之間形成空腔，在第一彈性體的內曲面貼附雙面柔性電路板，第二彈性體的內曲面貼附銅箔貼附層，當待測關節彎曲時，第一彈性體和第二彈性體跟隨待測關節彎曲，進而帶動第一彈性體內曲面的雙面柔性電路板和第二彈性體內曲面的銅箔貼附層逐漸貼合。在雙面柔性電路板的內表面設置多個金屬銅片，多個金屬銅片平行且間隔排布于第一彈性體的兩端之間，因此，雙面柔性電路板和銅箔貼附層的逐漸貼合體現為雙面柔性電路板上的多個金屬銅片與銅箔貼附層逐漸貼合，在雙面柔性電路板的外表面設置多個定值貼片電容，且每一定值貼片電容對應一個金屬銅片，每一所述金屬銅片與對應的定值貼片電容的一個電極連接，因此當銅箔貼附層與金屬銅片貼合時，與金屬銅片對應的定值貼片電容與銅箔貼附層連接，多個定值貼片電容的另一個電極串聯連接，且連接至傳感器的第一測量端，銅箔貼附層連接至第二測量端，通過測量兩測量端的電容值即可得知連接到電路中的定值貼片電容數量，根據定值貼片電容的數量確定貼合的金屬銅片的數量，進而根據金屬銅片的數量計算出貼合面積，最終確定待測關節的彎曲角度。

本實用新型所提供的柔性彎曲傳感器具有靈敏度和量程的調整范圍大，適應性強的優點，當改變雙面柔性電路板中金屬銅片或定值貼片電容的數量，或改變第一彈性體和第二彈性體的曲率時，貼合面積隨待測關節的彎曲角度信息改變。