[發明專利]光波導觸覺傳感器、傳感系統、標定方法、及機器人

在審

• 申請號: 202210655743.7
• 申請日: 2022-06-10
• 公開（公告）號: CN115014623A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 趙慧嬋;周婧祎;劉辛軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01L5/166
• 分類號: G01L5/166
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 袁榕

1.一種光波導觸覺傳感器，其特征在于，包括：光波導包層和包覆在所述光波導包層中的至少兩條光波導內芯、至少兩個光源和至少兩個光敏元件；

其中，各所述光波導內芯均包覆在所述光波導包層中，且在所述光波導包層的第一方向上間隔布置；

各所述光波導內芯在第一平面上的投影相交叉，其中，所述第一平面垂直于所述光波導包層的第一方向；

各所述光波導內芯的輸入端均布置有至少一個光源，各所述光波導內芯的輸出端布置有至少一個光敏元件，各所述光源射出的光線通過對應的所述光波導內芯傳導至對應的光敏元件中；

各所述光波導內芯用于在所述光波導包層受到外力作用時，發生形變以改變所述光敏元件接收到的光線的強度。

2.根據權利要求1所述的光波導觸覺傳感器，其特征在于，所述光波導內芯的數量為兩條，兩條光波導內芯在所述第一平面上的投影垂直；或者

所述光波導內芯的數量為三條，每兩條所述光波導內芯在所述第一平面上的投影的夾角均為120°。

3.根據權利要求1所述的光波導觸覺傳感器，其特征在于，各所述光波導內芯在所述光波導包層內呈直線狀排布。

4.根據權利要求1～3中任一項所述的光波導觸覺傳感器，其特征在于，所述光波導包層的材質為硅橡膠；和/或

所述光波導內芯的折射率大于所述光波導包層的折射率；和/或

所述光波導內芯的材質為聚氨酯。

5.根據權利要求1～3中任一項所述的光波導觸覺傳感器，其特征在于，每一所述光波導內芯被構造為呈柱狀，所述光波導包層被構造為呈長方體狀，且所述光波導內芯的軸線垂直于所述光波導包層的所述第一方向，其中，所述光波導包層的高度方向形成所述第一方向。

6.一種光波導觸覺傳感系統，其特征在于，包括：

如權利要求1～5中任一項所述的光波導觸覺傳感器；

信號采集電路，與所述至少兩個光敏元件電連接，并用于采集所述至少兩個光敏元件的輸出信號；

光源供電電路，與所述至少兩個光源電連接，并用于對所述至少兩個光源供電；以及

控制器，與所述信號采集電路電連接，用于根據所述信號采集電路測得的所述至少兩個光敏元件的輸出信號獲取所述光波導觸覺傳感器受到的外力。

7.一種機器人，其特征在于，包括手指以及如權利要求1～5中任一項所述的光波導觸覺傳感器，所述光波導觸覺傳感器設置在所述手指的外表面上。

8.一種光波導觸覺傳感器的標定方法，其特征在于，所述光波導觸覺傳感器采用如權利1～5中任一項所述的光波導觸覺傳感器，所述標定方法包括：

向所述光波導包層施加若干組第一合成力，并獲取各光敏元件的若干組第一輸出，其中，所述第一合成力是m維力，m為大于等于1且小于等于3的正整數；

根據若干組所述第一合成力和對應的各所述光敏元件的若干組所述第一輸出建立所述光波導觸覺傳感器的輸入力和所述光敏元件的輸出的映射關系；

利用至少一組所述第一合成力和對應的各所述光敏元件的至少一組所述第一輸出對所述映射關系進行校驗。

9.根據權利要求8所述的光波導觸覺傳感器的標定方法，其特征在于，根據若干組所述第一合成力和對應的各所述光敏元件的若干組所述第一輸出建立所述光波導觸覺傳感器的輸入力和所述光敏元件的映射關系的步驟具體包括：

根據若干組所述第一合成力和對應的各所述光敏元件的若干組所述第一輸出，利用多元線性擬合的方式建立映射關系。