CN101221859A - 物体的接触型传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物体的接触型传感器：将切成片状的海绵粘贴到一个外套的内侧，该外套被切割或裁剪成如物体表面的展开图形状，并加工成一个套子，连同海绵一起套装在物体的表面的簿膜开关上。

Description

物体的接触型传感器

技术领域：

本发明涉及一种物体的接触型传感器，尤其涉及接触型传感器的部件和安装方式，主要用于将接触型传感器固定在机器人等机电类物体上，以便于机器人在移动过程中感知障碍物。

背景技术：

在专利申请号为200410014461.0的公开说明书中提到了一种物体的接触型传感器，但在实际应用中由于受海绵的加工工艺的限制，海绵体的形体一般是切割而成的，海绵体一次成形为一个不规则的套子有一定的难度。对于一些表面形状不平整的物体，比如锥体或柱体或台体，如果一定要用切割方式把海绵中间掏空，加工成海绵套子，则会浪费海绵材料并且加工工艺较复杂。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种接触型传感器的加工、装配方案。

本发明的目的是通过下述设计达到的：将切成片状的海绵粘贴到一个外套的内侧，该外套被切割或裁剪成如物体表面的展开图形状，并加工成一个套子，连同海绵一起套装在物体的表面的簿膜开关上。此法避免了要单纯将海绵加工成物体表面的形状的麻烦，只要将片状的海绵进行简单的切割、裁剪，用本发明的外套固定片状海绵，并和海绵一起保持成物体表面的形状，简单可靠，并且可以节省海绵的用料，增加物体的美观。外套可用人造薄膜或服装面料或皮革制品加工而成。

本发明对于机器人来说，相当于为机器人裁剪、加工服装，配套的接触型传感器尤其在移动型机器人——比如吸尘机器人上有较好的应用前景。

附图说明：

图1为本发明部件示意图。

图2～图8为一些物体与障碍物接触位置示意图，其中图3、图4为俯视图，其余为侧视图。

图9为一个外凸的柱体俯视图。

图10为一个圆柱体局部覆盖传感器的示意图(俯视)。

图11～12为一个吸尘机器人的俯视图和侧面示意图。

图13为图11的外套裁剪图。

图14～图15为吸尘机器人的海绵形体示意图。

图16～图17为图14～图15的裁剪剖视图(拉直状态)。

图18为一球台体的外套与海绵裁剪示意图。

图19～图21为上圆下方台体的俯视图和侧视图及外套裁剪图。

图22～图23为一种吸尘机器人的侧视图和俯视图。

图24为一种吸尘机器人的海绵形体示意图。

图25为图24的裁剪剖视图。

图26～图28为图25的裁剪、拼装示意图。

图29为外套“收省”裁剪示意图。

图30为外套“收省”缝制后的示意图。

具体实施方式：

一种物体的接触型传感器，如图1，它包括一个外套1、一块或几块片状海绵2及微动开关3(本例为薄膜式微动开关)。微动开关3设置在物体表面外，外套和片状海绵位于微动开关外(这个“外”广义上讲是以物体为中心的，狭义上讲传感器被垂直布置于物体上时，外套和片状海绵位于微动开关“外”，微动开关朝上布置时，外套和片状海绵应位于微动开关上，但可将这种情况理解为传感器被转过90度，还包括传感器被斜着布置的方式，这些均可等同于将外套和片状海绵位于微动开关“外”的情况，这个“上”可看作等同于“外”)。

传感器的外套是由皮革、人造革、人造面料(包括现在通用的布料、化纤面料等可以缝制衣服的材料、塑料簿膜(包括化工合成的薄膜如珍珠棉甚至海绵簿膜等)的一种或几种做成的。外套与海绵之间可直接包裹(使用用线或橡筋等收束的外套将片状海绵压在物体表面的微动开关上)，或采用采用捆绑(外套为一条或几条带子或松紧带，甚至是线)、粘贴、缝制(如衣服与隔里)、套装(如棉袄、羽绒服、救生服一样，把海绵装在外套里面)等方式连接，一起固定在物体表面的微动开关上。

外套可包在海绵外，海绵处于微动开关与外套间；海绵也可包在外套外(相当于带隔里的衣服反穿)，外套处于海绵与微动开关之间，海绵可粘贴或缝制在外套外，外套直接通过包裹、捆绑等方式固定在微动开关外。

海绵还可套装在外套中，外套直接包裹或捆绑在微动开关外。

如果使用线或带捆绑海绵的方式固定海绵，线或带还可以穿在片状海绵中，此时外套就简化为至少一根线或带了。

微动开关一般为塑料薄膜式微动开关，薄膜开关的覆盖面基本等同海绵；当然也可为常用的机械式、导电橡胶式或电容式微动开关(可以以少量开关配合海绵覆盖较大面积，比如2～3个开关(边上两个或可加上中间一个)与海绵条配合，可检测一个条状的区域，或者角上四个、中央一个共五个开关用于检测一个面)，上述微动开关还可以组合方式存在。如果是薄膜开关，且海绵直接与薄膜开关紧挨，薄膜开关的形式还可以是专利申请号为200410014461.0的公开说明书中描述的几种变形，包括海绵与上层膜复合在一起的情况，即隔离膜上为导电海绵。

为了使装了外套的物体更人性化，可在外套上设计文字或图案，像人衣服的图案一样加工这些文字或图案。

外套在物体上的安装方式可采用左右连接法：直接用拉链或线连接或在外套的左右两端设置多余的接头，接头处类似于衣服的门襟可用钮扣、按扣、拉链、刺毛扣、粘合、缝合(缝合在反面)等方式连接。

外套的安装还可采用上下固定法；在外套的上部和下部有多余的面料，多余部分通过下列方式固定：1)直接粘贴；2)两端有孔，直接挂在物体上部或下部的柱栓上；3)两端有套，套内穿线(包括金属线、橡筋等)，用线收紧并相互扣住，或扣在物体上部及下部；4)物体上部或下部有箍，用箍压住外套的两端；5)用胶带直接把外套两端收缩在物体的上部或下部外侧，为美观起见，胶带上可印刷文字或图案……，当然两端的固定方式可以任选上述一种。

外套的安装可采用左右连接法和上下固定法混合使用，即既用左右连接法又用上下固定法。

外套还可采用缝制的方式直接缝制成一个套子或袋子，片状海绵可被安装或粘贴在上(或下)开口的套子中，套子(连同海绵)直接套在物体表面，套子口用上下固定法中的一种收束在物体的上端或下端。

外套的套子的开口还可被缝制在中部，开口最后封闭的方式如同左右连接法中的一种(比如拉链或扣子)。

为安装正确、到位，可在物体表面透过薄膜开关(如果微动开关是薄膜开关)、海绵体设置一些卡口或固定螺钉；簿膜开关可挂置或卡置或粘贴或用卡口或用螺钉固定装置于物体表面，其它种类的微动开关可类似于计算机的键盘上的开关的固定方式固定，只是开关的布置密度小于键盘。

切割成片状的海绵可有两种形状：简单片状或保形片状。简单片状为厚薄基本均匀的海绵片，如图14(外套在内海绵片在外)、图16；保形片状指为了配合物体外表的形状，加工成为凹凸有致的片状，如图15、图17。简单片状要求物体表面凹凸有致，而保形片状对物体表面要求较低。

如果物体为方形柱形(如图2、图3)或圆柱体(图2、图4)，与垂直的墙面或障碍物5碰撞时由于接触面较大使得有固定步距的物体在有效行程内行进的阻力较大，为了避免这种情况可将物体表面设计成锥体或台体，如图5～图8，还可将物体表面进行内凹处理，即方形的柱体或台体每个面中央凹陷，每个面都是斜面，如图11、图14、图15、图19、图22，当然也可以外凸，如图9。如果物体表面为曲面，外套、海绵和薄膜开关均可采用分条法(goremethod)即平行线展开法绘制的展开图贴合于物体的表面，柱形物体的表面展开图较简单，基本形状为长方形；锥体、圆台体的表面展开图形状为扇形，对于球台体、椭圆球台，由于其展开图不可能是平面，可将它理解为近似于多个圆台体的聚合，用近似于圆台体的方式展开它，当然也可用放射线法展开；如图18，物体为一个球台，外套1可加工成并列的类似三角形状，瓣状的海绵片2粘合在外套上，外套1顶部和底部可用上下固定法通过线4固定在物体的上部和下部。

对于内凹的台体，由于海绵片和外套不能自然内凹，需要对海绵和外套进行收束处理(如图24、图25)，或者将如图14的海绵片与外套以海绵片在外、外套在里的方式固定在物体表面的微动开关上，固定方式可以将海绵粘贴在外套上，外套的里层直接粘贴在簿膜开关的外侧(甚至将外套与簿膜开关的上层膜合而为一)，或用线(或橡筋或胶带)在内凹处把外套固定在台体上。如果外套在海绵外，可将海绵片的一边斜着切割，并将两块海绵片的斜边重叠对接呈“V”字形，再粘合到外套上，使外套也自然呈“V”形(如图26～图28)，然后再用前面所述的左右连接法或上下固定法将外套固定。当然如果用上下固定法可以不考虑海绵片的连接方式，直接在内凹处设置穿线的套子(或线在内凹处穿过)，用线直接在台体的内凹处收束，甚至用线或箍(可以是从上而下的箍)或按扣将簿膜开关在内凹处固定，然后将海绵和外套粘合，整体再粘合在内凹的簿膜开关外。对于内凹外套的裁剪和缝制，还可采用“收省”(缝纫用语)的手法处理，如果内凹棱线与台体的棱线不平行，可将外套一个面裁剪成如图29的形状，并将裁剪线8和9缝制在一起成如图30的形状。

为了某些特殊的需要，比如省料、机构紧凑等要求，物体表面还可设计成一些复杂的形体，比如上圆下方(如图19、图20)或上方下圆的台体，可用三角形法展开图的方式设计外套，如图21。

一些物体还可设计成分层的柱体或台体的组合，那么外套除了可用三角形法展开外，还可根据物体的形状分层设计外套，如图22、图23的形状(比如吸尘机器人为了能让清洁部位涉及茶几、床等家具的底部的外缘，使人看下去，看到家具在地面的投影之外的部位基本上是清洁的)，物体下部为近似的四棱台(内凹)、中部为圆台、上部又为四棱台，那么外套也可分三层设置，当然外套可以只是一个，在裁剪和缝制时采用“收省”或“收褶”方式处理。当然上述的外套裁剪方式并不限定使用具体哪一种，只是举例说明而已。

对于其它一些规则的或不规则的物体的形状，外套的设计可以像为人设计服装一样进行量体裁剪和加工，固定在物体表面的方式还包括常用的衣服在人身上的固定方式。

另外如果物体整体设计成球台形、椭圆球台、圆台形、圆锥形等形状时，即物体外表面为曲面时，簿膜开关也如片状海绵的形状一致的方式加工，并且薄膜开关的隔离膜可适当加厚或隔离窗口变小(相应窗口设置的密度变大、数量变多)，隔离窗口不一定是圆形，可以是长方形、椭圆形等任意形状(相应的簿膜开关的触点也可以是任意形状)，隔离膜还可用一层一定厚度海绵或珍珠棉(等轻薄料子)的栅格(或者是开窗口的海绵、珍珠绵)替代，——其形状任意，只要满足容易生成、便于安装、能起到隔离作用的条件即可。

在某些场合下，接触传感器只需覆盖物体的局部，如图10，那么只要簿膜开关(或其它微动开关)覆盖局部，海绵以及外套可覆盖局部也可包裹全部物体，如果外套只覆盖局部，它可设计成如人的肚兜或围裙一般用绳索或橡筋(包括松紧带)4或弹簧(外套边缘有扣眼或扣环，弹簧两端分别拉住扣眼或扣环)互相拴住，或者挂栓在一些凸出的柱栓上，相当于左右连接法。外套包括海绵可设计成较人性化的各种形状——比如卡通式等。原来要在物体表面安装其它类型的传感器或充电簧片或散热、排气孔的地方可在相应部位的外套、海绵及塑料薄膜开关上开一些窗口，如图11、图12中，6为超声波传感器通道窗口，7为进气或排气窗口。当然也可将这些部件设置于物体的顶部或底部。

Claims (10)

1.一种物体的接触型传感器，其特征在于它包括一个外套、至少一块片状海绵及至少一个微动开关，微动开关设置在物体表面外，外套和片状海绵设置于微动开关外，所述的微动开关是簿膜式、机械式、导电橡胶式和电容式微动开关中的一种或者其组合。

2.根据权利要求1所述的一种物体的接触型传感器，其特征在所述的微动开关为薄膜式微动开关。

3.根据权利要求1所述的一种物体的接触型传感器，其特征在于所述的外套是由皮革、人造革、人造面料、塑料簿膜中的一种或几种制成的。

4.根据权利要求1所述的一种物体的接触型传感器，其特征在于所述的外套与海绵之间采用采用包裹、捆绑、粘贴、缝制、套装方式中的一种连接。

5.根据权利要求3-4之一所述的一种物体的接触型传感器，其特征在于所述的外套设置于海绵外，海绵处于微动开关与外套间。

6.根据权利要求3-4之一所述的一种物体的接触型传感器，其特征在于海绵设置在外套外，外套处于海绵与微动开关之间。

7.根据权利要求3-4之一所述的一种物体的接触型传感器，其特征在于海绵套装在外套中，外套处于微动开关外。

8.根据权利要求1所述的一种物体的接触型传感器，其特征在于外套在物体上的安装方式采用左右连接法连接。

9.根据权利要求1所述的一种物体的接触型传感器，其特征在于外套的安装方式采用上下固定法。

10.根据权利要求1所述的一种物体的接触型传感器，其特征在于外套为一个缝制好的套子，连同海绵一起包裹在物体表面的微动开关外。

Images