[發(fā)明專(zhuān)利]微小型光電式仿生觸覺(jué)傳感器及觸覺(jué)感知方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310648512.8
• 申請(qǐng)日: 2023-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116576893A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于志強(qiáng);石青;金彥周;景成成;斯云昊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)長(zhǎng)三角研究院（嘉興）
• 主分類(lèi)號(hào): G01D5/30
• 分類(lèi)號(hào): G01D5/30
• 代理公司: 北京圣州專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 11818
• 代理人: 王宇航

本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，提供一種微小型光電式仿生觸覺(jué)傳感器及觸覺(jué)感知方法。觸覺(jué)感知方法包括：感知部件感知外界的接觸，并在接收到外界的接觸后發(fā)生偏轉(zhuǎn)；通過(guò)與感知部件連接的彈性部件帶動(dòng)反光部件發(fā)生偏轉(zhuǎn)，反光部件用于將發(fā)光部件發(fā)出的光線(xiàn)反射至若干個(gè)感光部件；基于若干個(gè)感光部件接收到的光線(xiàn)強(qiáng)度，確定感光部件之間的光強(qiáng)差；基于光強(qiáng)差確定感知部件的偏轉(zhuǎn)情況，感知部件的偏轉(zhuǎn)情況可以用于表征外界的接觸的方向和強(qiáng)度。用以解決現(xiàn)有觸覺(jué)傳感器集成度低、功能單一、易受環(huán)境干擾，且無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)接觸感知與近距離感知的難題，提高了抗干擾能力與檢測(cè)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微小型光電式仿生觸覺(jué)傳感器及觸覺(jué)感知方法。

背景技術(shù)

觸須傳感器是一種仿生學(xué)技術(shù)，模仿了動(dòng)物觸須的感知和反應(yīng)機(jī)制，用于檢測(cè)物體的形狀、質(zhì)地等信息，也可以對(duì)外力進(jìn)行感知。觸須傳感器具有高靈敏度、高分辨率、高魯棒性和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、自主導(dǎo)航系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。其中，觸須傳感器可以作為視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等其它感知模式的補(bǔ)充，為機(jī)器人提供額外的信息。

其中，現(xiàn)有的PSD光電式傳感器是一種將光電轉(zhuǎn)換原理應(yīng)用于傳感器中的設(shè)備，光電式觸須傳感器是一種利用光電轉(zhuǎn)換原理測(cè)量外界物體偏移的傳感器。當(dāng)觸須接觸到外界物體時(shí)，遮光片的偏移會(huì)導(dǎo)致PSD感應(yīng)面上透色光點(diǎn)的移動(dòng)，從而導(dǎo)致PSD輸出電流的變化，經(jīng)過(guò)處理就可以得到偏轉(zhuǎn)位移信息。

但是現(xiàn)有觸覺(jué)傳感器存在集成度低、功能單一、易受環(huán)境干擾等問(wèn)題，且無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)接觸感知與近距離感知。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種微小型光電式仿生觸覺(jué)傳感器及觸覺(jué)感知方法，用以解決現(xiàn)有觸覺(jué)傳感器集成度低、功能單一、易受環(huán)境干擾，且無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)接觸感知與近距離感知的難題，提高了抗干擾能力與檢測(cè)精度。

根據(jù)本發(fā)明提供的觸覺(jué)感知方法，包括：

感知部件感知外界的接觸，并在接收到外界的接觸后發(fā)生偏轉(zhuǎn)；

通過(guò)與感知部件連接的彈性部件帶動(dòng)反光部件發(fā)生偏轉(zhuǎn)，反光部件用于將發(fā)光部件發(fā)出的光線(xiàn)反射至若干個(gè)感光部件；

基于若干個(gè)感光部件接收到的光線(xiàn)，確定感光部件之間的光強(qiáng)差；

基于光強(qiáng)差確定感知部件的偏轉(zhuǎn)情況，感知部件的偏轉(zhuǎn)情況可以用于表征外界的接觸的方向和強(qiáng)度。

根據(jù)本發(fā)明提供的觸覺(jué)感知方法，若干個(gè)感光部件成組設(shè)置，每個(gè)感光部件組至少包括兩個(gè)感光部件，每個(gè)感光部件組內(nèi)的兩個(gè)感光部件基于發(fā)光部件對(duì)稱(chēng)設(shè)置，基于若干個(gè)感光部件接收到的光線(xiàn)的強(qiáng)度，確定感光部件之間的光強(qiáng)差，包括：

對(duì)于每個(gè)感光部件組，基于感光部件組內(nèi)的兩個(gè)感光部件接收到的光線(xiàn)確定光強(qiáng)差。

根據(jù)本發(fā)明提供的觸覺(jué)感知方法，基于光強(qiáng)差確定感知部件的偏轉(zhuǎn)情況，包括：

將光強(qiáng)差轉(zhuǎn)化為電壓差信號(hào)；

基于電壓差信號(hào)確定感知部件在若干個(gè)方位上的若干個(gè)偏轉(zhuǎn)角，偏轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的方位與感光部件組對(duì)應(yīng)的方位一致；

基于若干個(gè)偏轉(zhuǎn)角確定感知部件的偏轉(zhuǎn)情況。

根據(jù)本發(fā)明提供的觸覺(jué)感知方法，基于電壓差信號(hào)確定感知部件在若干個(gè)方位上的若干個(gè)偏轉(zhuǎn)角，包括：

基于預(yù)先確定的電壓差信號(hào)與偏轉(zhuǎn)角的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行線(xiàn)性擬合，確定感知部件的若干個(gè)偏轉(zhuǎn)角。

根據(jù)本發(fā)明提供的觸覺(jué)感知方法，基于若干個(gè)偏轉(zhuǎn)角確定激勵(lì)部件的偏轉(zhuǎn)情況，包括：

基于俯仰角、方位角、坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)表示法以及若干個(gè)偏轉(zhuǎn)角，確定感知部件的偏轉(zhuǎn)角度和方位角度。