CN106289588A - 压力传感装置、具有该压力传感装置的机械手及机器人 - Google Patents

压力传感装置、具有该压力传感装置的机械手及机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN106289588A
CN106289588A CN201510276615.1A CN201510276615A CN106289588A CN 106289588 A CN106289588 A CN 106289588A CN 201510276615 A CN201510276615 A CN 201510276615A CN 106289588 A CN106289588 A CN 106289588A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magneto
sensor device
pressure sensor
pressure
magnetosphere
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510276615.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张仁淙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Original Assignee
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd, Hon Hai Precision Industry Co Ltd filed Critical Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Priority to CN201510276615.1A priority Critical patent/CN106289588A/zh
Priority to US14/928,277 priority patent/US20160346934A1/en
Publication of CN106289588A publication Critical patent/CN106289588A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
    • B25J13/084—Tactile sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

一种压力传感装置，包括一第一基板、多个固定于该第一基板上的磁敏传感器、一设置于所述磁敏传感器远离该第一基板的表面的弹性变形层、以及一设置于该弹性变形层远离所述磁敏传感器的表面的磁性层，该磁性层用于在其周围产生一磁场，使得至少该弹性变形层以及所述多个磁敏传感器均位于其磁场的范围内，该磁性层用于当受到一压力作用时挤压该弹性变形层使其产生形变，每一磁敏传感器用于产生一电信号，其中每一磁敏传感器产生的电信号的大小跟该磁性层在对应该磁敏传感器的位置受到的压力大小成正比。本发明还提供一种机械手及机器人。

Description

压力传感装置、具有该压力传感装置的机械手及机器人
技术领域
本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种压力传感装置、具有该压力传感装置的机械手及机器人。
背景技术
机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置，能够协助或取代人类工作。随着机器人技术的发展，机器人应用领域的不断扩大。仿人机器人是机器人研究领域中用于实现人机情感交互一个重要方向。“仿人”的意义在于使得机器人具有类人的感知和/或交互能力。目前有一些机器人的机械手上已安装有压力传感器，使其具有感知压力的功能。然而，现有的压力传感器只能侦测作用于该压力传感器的一压力的大小，却不能计算该压力作用于该压力传感器表面时在该表面不同位置的压力分布情况，从而使得机器人的压力感知的灵敏度存在一定的局限性。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够压力传感装置，能够解决上述问题。
另，还有必要提供一种具有该压力传感装置的机械手及机器人。
本发明提供一种压力传感装置，包括一第一基板，该压力传感装置还包括多个固定于该第一基板上的磁敏传感器、一设置于所述磁敏传感器远离该第一基板的表面的弹性变形层、以及一设置于该弹性变形层远离所述磁敏传感器的表面的磁性层，该磁性层用于在其周围产生一磁场，使得至少该弹性变形层以及所述多个磁敏传感器均位于其磁场的范围内，该磁性层用于当受到一压力作用时挤压该弹性变形层使其产生形变，每一磁敏传感器用于当处于该磁场的范围内时产生一电信号，其中每一磁敏传感器产生的电信号的大小跟该磁性层在对应该磁敏传感器的位置受到的压力大小成正比。
本发明还提供一种机械手，包括多个如上所述的压力传感装置，所述多个压力传感装置分布于该机械手表面的不同位置。
本发明还提供一种机器人，包括两个机械手，每一机械手包括多个如上所述的压力传感装置，所述多个压力传感装置分布于每一机械手表面的不同位置，该机器人还包括一机身以及位于该机身内部的一中央处理器，所述机械手安装于所述机身的两侧，该中央处理器用于获取该压力传感装置所计算的压力大小，并根据该压力大小控制该机器人执行相应的动作。
本发明的压力传感装置能够当一压力作用于该压力传感器表面时计算在该表面不同位置的压力分布情况，从而有利于提供机器人的压力感知的灵敏度。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例中的包括两个机械手的机器人的结构示意图。
图2为图1所示的机械手上设置的压力传感装置的结构示意图。
图3为图2所示的压力传感装置沿II-II的剖面示意图。
图4为图2所示的压力传感装置另一状态时的结构示意图。
主要元件符号说明
机器人 100
机身 101
机械手 200
压力传感装置 1
第一基板 10
第二基板 12
磁敏传感器 20
弹性变形层 30
磁性层 40
多工器 50
滤波器 60
数模转换器 70
控制器 80
中央处理器 1010
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
图1示意出本发明一较佳实施方式中的机械手200，其应用于一机器人100中。所述机器人100还包括一机身101，所述机械手200安装于所述机身101的两侧。
请一并参照图2和图3，每一机械手200的表面分布有多个压力传感装置1，分别用于侦测该机械手200表面不同位置所受到的压力。每一压力传感装置1包括一第一基板10、多个固定于该第一基板10上的磁敏传感器20、一设置于所述磁敏传感器20远离该第一基板10的表面的弹性变形层30、以及一设置于该弹性变形层30远离所述磁敏传感器20的表面的磁性层40。
该磁性层40用于在其周围产生一磁场B，使得至少该弹性变形层30以及所述多个磁敏传感器20均位于其磁场B的范围内。其中，该磁性层40的材质可以是镍基合金或稀土合金。在本实施方式中，该磁性层40为通过物理气相沉积或电镀等方法形成的一镍铁合金薄膜。该磁性层40的厚度较小，使其在压力作用下较容易发生形变而挤压该弹性变形层30。在本实施方式中，该磁性层40的厚度小于100微米。
该弹性变形层30采用可在压力作用下发生弹性形变的材料制成，如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、氨基甲酸乙酯（URETHANE）、橡胶、硅胶等。请一并参照图4，该磁性层40受到一压力作用时挤压该弹性变形层30，使该弹性变形层30产生形变。可以理解的，当该弹性变形层30产生形变时，该弹性变形层30在沿平行于该第一基板10上的不同位置将具有不同的厚度，使得位于该第一基板10上不同位置的磁敏传感器20与该磁性层40的距离不同（即受到的磁场B的强度不同）。该弹性变形层30的厚度较小，使其在压力作用下较容易发生形变。在本实施方式中，该弹性变形层30的厚度小于10毫米。
每一磁敏传感器20用于当处在该磁场B的范围内时产生一电信号。所述电信号可以是电压信号或者电流信号。在弹性变形层30产生形变后，由于位于该第一基板10上不同位置的磁敏传感器20与该磁性层40的距离不同，而且与该磁性层40的距离越大（即该磁性层40在对应该磁敏传感器20的位置受到的压力越小），对应的磁敏传感器20所受到的磁场强度越弱，产生的电信号也就越小。也就是说，某一磁敏传感器20产生的电信号的大小跟该磁性层40在对应该磁敏传感器20的位置受到的压力大小成正比。在本实施方式中，所述磁敏传感器20在该第一基板10上呈矩阵排列，其数量和相对位置可根据实际需要进行设置。例如，如图2所示，所述磁敏传感器20的数量可为九个且呈3×3矩阵排列。在另一实施方式中，所述磁敏传感器20的数量为十六个并呈4×4矩阵排列。其中，所述磁敏传感器20可为霍尔传感器。其中，该第一基板10可为一印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB），更具体的，该第一基板10可为一柔性电路板（Flexible Printed Circuit Board，FPC）。
每一压力传感装置1还设有一第二基板12、以及固定于该第二基板12上的一多工器50、一滤波器60、一数模转换器70以及一控制器80。该滤波器60通过该多工器50与所述多个磁敏传感器20电连接。该数模转换器70与该滤波器60电连接。该控制器80与该数模转换器70电连接。
该多工器50包括多个分别对应于所述多个磁敏传感器20的子通道（图未示）。该多工器50用于依次循环扫描各个子通道，并采集每一磁敏传感器20经相应的子通道发送的电信号。该滤波器60用于对该电信号进行滤波。该数模转换器70用于将滤波后的模拟格式的电信号转换为数字格式的电信号。该控制器80用于根据该数字格式的电信号的大小计算该磁性层40在对应该磁敏传感器20的位置受到的压力大小。从而，该压力传感装置1能够在一压力作用于该压力传感器1的表面时计算在该表面不同位置的压力分布情况，从而有利于提供机器人100的压力感知灵敏度。
更具体的，该机器人100还包括一设置于机身101内部的中央处理器1010，其与该控制器80电连接。该中央处理器1010用于获取该控制器80所计算的压力大小，并根据该压力大小控制该机器人100执行相应的动作（如提供振动反馈）。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种压力传感装置，包括一第一基板，其特征在于，该压力传感装置还包括多个固定于该第一基板上的磁敏传感器、一设置于所述磁敏传感器远离该第一基板的表面的弹性变形层、以及一设置于该弹性变形层远离所述磁敏传感器的表面的磁性层，该磁性层用于在其周围产生一磁场，使得至少该弹性变形层以及所述多个磁敏传感器均位于其磁场的范围内，该磁性层用于当受到一压力作用时挤压该弹性变形层使其产生形变，每一磁敏传感器用于当处于该磁场的范围内时产生一电信号，其中每一磁敏传感器产生的电信号的大小跟该磁性层在对应该磁敏传感器的位置受到的压力大小成正比。
2.如权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，还包括一第二基板、以及固定于该第二基板上的一多工器、一滤波器、一数模转换器以及一控制器，该多工器包括多个分别对应于所述多个磁敏传感器的子通道，其用于依次循环扫描各个子通道并采集每一磁敏传感器经相应的子通道发送的电信号，该滤波器用于对该电信号进行滤波，该数模转换器用于将滤波后的模拟格式的电信号转换为数字格式的电信号，该控制器用于根据该数字格式的电信号的大小计算该磁性层在对应该磁敏传感器的位置受到的压力大小。
3.如权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，该磁性层为一镍铁合金薄膜。
4.如权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，该磁性层的厚度小于100微米。
5.如权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，该弹性变形层的材质选自聚二甲基硅氧烷、氨基甲酸乙酯、橡胶以及硅胶中的一种。
6.如权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，该弹性变形层的厚度小于10毫米。
7.如权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，所述磁敏传感器在该第一基板上呈矩阵排列。
8.如权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，所述磁敏传感器为霍尔传感器。
9.如权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，该第一基板为一印刷电路板。
10.一种机械手，包括多个如权利要求1至9中任一项所述的压力传感装置，所述多个压力传感装置分布于该机械手表面的不同位置。
11.一种机器人，包括两个机械手，每一机械手包括多个如权利要求1至9中任一项所述的压力传感装置，所述多个压力传感装置分布于每一机械手表面的不同位置，该机器人还包括一机身以及位于该机身内部的一中央处理器，所述机械手安装于所述机身的两侧，该中央处理器用于获取该压力传感装置所计算的压力大小，并根据该压力大小控制该机器人执行相应的动作。
CN201510276615.1A 2015-05-27 2015-05-27 压力传感装置、具有该压力传感装置的机械手及机器人 Pending CN106289588A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510276615.1A CN106289588A (zh) 2015-05-27 2015-05-27 压力传感装置、具有该压力传感装置的机械手及机器人
US14/928,277 US20160346934A1 (en) 2015-05-27 2015-10-30 Pressure sensor, mechanical arm and robot with same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510276615.1A CN106289588A (zh) 2015-05-27 2015-05-27 压力传感装置、具有该压力传感装置的机械手及机器人

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106289588A true CN106289588A (zh) 2017-01-04

Family

ID=57397949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510276615.1A Pending CN106289588A (zh) 2015-05-27 2015-05-27 压力传感装置、具有该压力传感装置的机械手及机器人

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20160346934A1 (zh)
CN (1) CN106289588A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108212804A (zh) * 2018-01-10 2018-06-29 江苏工程职业技术学院 一种具有分拣功能的服装制造用具存放装置及其分拣方法
CN108235698A (zh) * 2017-01-19 2018-06-29 新明工业株式会社 机器人
WO2019056742A1 (zh) * 2017-09-21 2019-03-28 南京阿凡达机器人科技有限公司 一种机器人皮肤触感检测系统及方法
CN110285912A (zh) * 2019-05-22 2019-09-27 浙江大学滨海产业技术研究院 一种压力感应信号检测装置
CN110954250A (zh) * 2018-12-05 2020-04-03 奇异平台股份有限公司 多轴力量感测器
WO2020172763A1 (zh) * 2019-02-25 2020-09-03 原见精机股份有限公司 力感应装置、力阵列感应模块及其力感应元件
CN113183174A (zh) * 2021-05-25 2021-07-30 北方工业大学 一种基于磁球增强弹性体的软体机器人夹持器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108555901B (zh) * 2017-12-29 2023-07-21 深圳市越疆科技股份有限公司 一种机器人分拣物品的方法、装置及机械臂
US11668554B2 (en) * 2021-03-01 2023-06-06 City University Of Hong Kong Electromechanical sensor and a method of sensing an object or a tactile input using the sensor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108235698A (zh) * 2017-01-19 2018-06-29 新明工业株式会社 机器人
CN108235698B (zh) * 2017-01-19 2022-03-01 新明工业株式会社 机器人
WO2019056742A1 (zh) * 2017-09-21 2019-03-28 南京阿凡达机器人科技有限公司 一种机器人皮肤触感检测系统及方法
CN108212804A (zh) * 2018-01-10 2018-06-29 江苏工程职业技术学院 一种具有分拣功能的服装制造用具存放装置及其分拣方法
CN110954250A (zh) * 2018-12-05 2020-04-03 奇异平台股份有限公司 多轴力量感测器
WO2020172763A1 (zh) * 2019-02-25 2020-09-03 原见精机股份有限公司 力感应装置、力阵列感应模块及其力感应元件
CN110285912A (zh) * 2019-05-22 2019-09-27 浙江大学滨海产业技术研究院 一种压力感应信号检测装置
CN113183174A (zh) * 2021-05-25 2021-07-30 北方工业大学 一种基于磁球增强弹性体的软体机器人夹持器

Also Published As

Publication number Publication date
US20160346934A1 (en) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106289588A (zh) 压力传感装置、具有该压力传感装置的机械手及机器人
Maiolino et al. A flexible and robust large scale capacitive tactile system for robots
CN107329436B (zh) 柔性触觉传感器以及机器人处理系统
US9945739B2 (en) Flexible pressure sensor using amorphous metal and flexible bimodal sensor for simultaneously sensing pressure and temperature
CN105190492B (zh) 传感器装置、输入装置和电子设备
CN105009045B (zh) 传感器装置、输入装置和电子设备
TWI530672B (zh) Input device and input device control method
KR20080003381A (ko) 압력 분포 검출 장치
CN104145240A (zh) 传感器设备、输入设备和电子装置
EP2954392A1 (en) Force determination based on capacitive sensing
CN105808009B (zh) 一种压感传感器、触觉反馈装置及相关装置
KR20160053919A (ko) 센서 장치, 입력 장치 및 전자 기기
JP6325289B2 (ja) シートセンサシステムおよびシートセンサ
TW201702846A (zh) 具有壓力偵測的觸控總成及其驅動方法
TWI547841B (zh) And a method of manufacturing the input device and the input device
Sotgiu et al. Surface texture detection with a new sub-mm resolution flexible tactile capacitive sensor array for multimodal artificial finger
US9972768B2 (en) Actuator structure and method
EP3446200B1 (en) Force-sensitive electronic device
KR101694215B1 (ko) 변형량 측정용 연성센서
Albrecht et al. Screen-printed capacitive pressure sensors with high sensitivity and accuracy on flexible substrates
Shao et al. Crosstalk‐Free, Stretching‐Insensitive Sensor Based on Arch‐Bridge Architecture for Tactile Mapping with Parallel Addressing Strategy toward Million‐Scale‐Pixels Processing
CN116954366A (zh) 一种基于传感器阵列的触觉感知手套
Zuk et al. Capacitive sensors realized on flexible substrates
JP2006337315A (ja) 触覚センサ及び触覚センサの感度調節方法
KR20180072953A (ko) 정전용량형 압력센서 및 그의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170104

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication