CN111157154B - 触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人，涉及传感器领域。触觉传感器包括：波导内芯、包层和吸光层，波导内芯的第一表面被包裹在包层中；包层设置有平行于波导内芯的凹槽，凹槽的顶部与吸光层连接，凹槽的底部设置有平行于波导内芯的开口，波导内芯的第二表面通过开口露出在凹槽的底部；凹槽的内壁、凹槽的底部与吸光层形成空腔，波导内芯的第二表面在外力挤压状态时与吸光层接触，波导内芯的第二表面在非受力挤压状态时通过空腔和吸光层分离；波导内芯的输入端与光源连接，波导内芯的输出端与光电接收器连接，波导内芯的芯体在至少两个位置上的横截面的尺寸是不同的。
Description
技术领域
本申请实施例涉及传感器领域，特别涉及一种触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人。
背景技术
触觉传感器是用于模仿触觉功能的传感器，可以对接触物体进行触觉测量，比如，接触位置、接触力等。其中，基于光学原理的，尤其是光波导原理的，因为其没有化学惰性、不受电磁干扰、重量轻等优势而受到广泛应用。
相关技术中，波导内芯可对光线进行束缚，使光在波导内芯中通行，当波导受压变形或者弯曲时，在波导内芯中的光因波导的形变而从波导内芯中泄露出来，使得波导末端输出的光强变弱，通过检测波导末端的光强变化来确定触觉传感器受到的压力大小。
通过上述方式检测压力时，触觉传感器只能检测到压力的大小，无法检测到触觉传感器上受压的位置，触觉传感器的测量获得的数据不够全面。
发明内容
本申请实施例提供了一种触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人，可以使得触觉传感器所检测得到的数据量比较全面，所述技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供了一种触觉传感器，所述触觉传感器包括：所述触觉传感器包括：波导内芯、包层和吸光层，所述波导内芯的第一表面被包裹在所述包层中；
所述包层设置有平行于所述波导内芯的凹槽，所述凹槽的顶部与所述吸光层连接，所述凹槽的底部设置有平行于所述波导内芯的开口，所述波导内芯的第二表面通过所述开口露出在所述凹槽的底部；
所述凹槽的内壁、所述凹槽的底部与所述吸光层形成空腔，所述波导内芯的第二表面在外力挤压状态时与所述吸光层接触，所述波导内芯的所述第二表面在非外力挤压状态时通过所述空腔和所述吸光层分离；
所述波导内芯的输入端与光源连接，所述波导内芯的输出端与光电接收器连接，所述波导内芯的芯体在至少两个位置上的横截面的尺寸是不同的。
根据本申请的另一方面，提供了一种触碰事件的检测方法，应用于上述触觉传感器中，所述触觉传感器与芯片相连，所述方法包括：
获取所述光电接收器的出射光强；
根据所述出射光强计算得到光强损失在时域维度的光强损失变化；
响应于第一光强损失变化信号，根据所述第一光强损失变化计算得到所述触碰事件的压力位置，所述第一光强损失变化是在所述时域维度上存在突变的光强损失变化；
响应于第二光强损失变化信号，根据所述第二光强损失变化计算得到所述触碰事件的压力值，所述第二光强损失变化是在所述第一光强损失变化后的时间段t对应的光强损失变化，t＞0。
根据本申请的另一方面，提供了一种触碰事件的检测装置，所述检测装置与触觉传感器相连，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述光电接收器的出射光强；
变化计算模块，用于根据所述出射光强计算得到光强损失在时域维度的光强损失变化；
压力位置计算模块，用于响应于第一光强损失变化信号，根据所述第一光强损失变化计算得到所述触碰事件的压力位置，所述第一光强损失变化是在所述时域维度上存在突变的光强损失变化；
压力值计算模块，用于响应于第二光强损失变化信号，根据所述第二光强损失变化计算得到所述触碰事件的压力值，所述第二光强损失变化是在所述第一光强损失变化后的时间段t对应的光强损失变化，t＞0。
根据本申请的另一方面，提供了一种智能机器人，所述智能机器人上包括机器手，所述机器手上设置有如上所述的触觉传感器。
根据本申请的另一方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如上方面所述的触碰事件的检测方法。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:
通过在包层上设置带有开口的凹槽，包层与吸光层之间形成空腔，使得波导内芯呈“悬空状态”，将波导内芯的芯体设置为在至少两个位置上的界面尺寸是不同的，使得波导内芯在与吸光层接触时生成的光强突变可用于计算触碰事件的压力位置，通过光强损失计算触碰事件的压力值，触觉传感器可对压力位置和压力值进行检测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个示例性实施例提供相关技术中触觉传感器中波导内芯和包层的示意图；
图2是本申请一个示例性实施例提供的光波导的结构示意图；
图3是本申请一个示例性实施例提供的波导内芯的第一表面和第二表面划分的示意图；
图4是本申请一个示例性实施例提供的光波导的截面图；
图5是本申请一个示例性实施例提供的波导内芯的截面图；
图6是本申请另一个示例性实施例提供的波导内芯的截面图；
图7是本申请一个示例性实施例提供的凹槽上的开口尺寸的示意图；
图8是本申请一个示例性实施例提供的触碰事件的检测方法的流程图；
图9是本申请一个示例性实施例提供的触碰事件的检测方法的原理示意图；
图10是本申请一个示例性实施例提供的智能机器人的示意图；
图11是本申请一个示例性实施例提供的通过触觉传感器对智能机器人的抓取进行监控的流程图；
图12是本申请一个示例性实施例提供的触碰事件的检测装置的结构框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
首先，对本申请实施例涉及的名词进行介绍：
光波导：是指引导光波在其中传播的介质装置。光波导按照波导内芯的几何形状进行分类包括：平板(或平面)介质波导、条形(矩形)介质波导、圆形介质波导、非圆形介质波导和脊形介质波导。光波导包括波导内芯和包层，且波导内芯的折射率大于包层的折射率。制作光波导的材料包括硅基(如二氧化硅)、聚合物(如聚二甲基硅氧烷)。
吸光层：是指吸光性材料形成的一层波导结构，可吸收从波导内芯漏出来的光。可选地，吸光层是黑色的吸光性材料。当波导内芯与吸光层接触时，吸光层吸收波导内芯漏出来的光，使得从波导内芯的输出端输出的光强变小，根据光强的变化可计算对应的压力值大小和压力位置。
相关技术中，因为波导内芯材料的折射率大于包层材料的折射率，所以波导内芯可以束缚光在内芯中通行，但又因为波导内芯材料的折射率和包层材料的折射率比较相近，所以波导内芯束缚光的内力不是很强。由于波导内芯只能束缚入射角大于一定角度的光，当波导内芯受压或者变弯曲时，部分光在波导内芯和包层交界面处的入射角变小，有一部分光会因为波导内芯形变而漏出去，从而使得波导内芯末端所检测到的光能相比于入射光能存在光强损失。
图1示出了本申请一个示例性实施例提供的相关技术中触觉传感器中波导内芯和包层的结构示意图，该触觉传感器100包括波导内芯110和包层120，该类光波导是单层的，由一根波导内芯110和包裹在波导内芯110外面的包层120组成，波导内芯110使用的材料折射率大于包层120，因此波导内芯110可束缚光线。
本申请实施例提供了一种触觉传感器，既能测量触碰事件的压力值，又能测量触碰事件的触碰位置。
图2示出了本申请一个示例性实施例提供的触觉传感器的结构示意图。该触觉传感器包括：波导内芯11、包层12和吸光层13，波导内芯11的第一表面被包裹在包层12中。可选地，波导内芯11的芯体可以是任意形状的立体结构，波导内芯11的第一表面是芯体与包层接触的表面。示意性的，如图3所示，波导内芯11的芯体是长方体时，第一表面长方形的长边对应的表面(虚线上方所示的表面)，如图3的(a)所示，或者，第一表面是长方形的短边对应的表面(虚线上方所示的表面)，如图3的(b)所示；波导内芯11的芯体是圆柱体时，第一表面是沿半径对圆形进行划分的任意半侧表面，如图(c)所示；波导内芯11的芯体是椭圆柱体时，第一表面是沿椭圆的长轴进行划分的任意半侧表面，如图3的(d)所示。需要说明的是，第一表面是对波导内芯11的芯体等分状态下的表面，或非等分状态下的表面。本申请实施例波导内芯11的划分方式和划分规则不加以限定。
示意性的，如图4的(a)所示，包层12设置有平行于波导内芯11的凹槽121，该凹槽121的顶部与吸光层13连接，凹槽121的底部设置有平行于波导内芯的开口(图中未示出)，波导内芯11可通过开口与吸光层13接触。如图4的(b)所示，波导内芯21的芯体是圆柱体，波导内芯21的第二表面从凹槽221底部露出，如图4的(b)所示，波导内芯31的芯体是椭圆柱体，波导内芯31的第二表面从凹槽321底部露出，如图4的(c)所示。可选地，波导内芯11的第二表面是芯体与包层12接触的表面或未与包层12接触的表面，第二表面的划分方式可以与第一表面相同或不同。可以理解的是，凹槽上设置的开口小于或等于芯体的尺寸(或宽度)。
示意性的，如图4的(a)所示，凹槽121的内壁、凹槽121的底部与吸光层13形成空腔122，波导内芯11的第二表面在外力挤压状态时与吸光层13接触，波导内芯11的第二表面在非外力挤压状态时通过空腔和吸光层13分离。可选地，凹槽121的内壁与吸光层13垂直或与吸光层13不垂直。可选地，吸光层13是任意具有吸光性的材料。在一个示例中，吸光层13的黑色的吸光材料。
波导内芯11的输入端与光源连接，波导内芯的输出端与光电接收器连接，波导内芯11的芯体在至少两个位置上的横截面的尺寸是不同的。可选地，光源是具有照明功能的灯具、自然光源(如阳光)或元器件(如发光二极管)；光电接收器是可对光能进行采集的元器件，如光电二极管。图5示出了本申请一个示例性实施例提供的波导内芯的芯体的横截面示意图，该截面是波导内芯11的侧面或底面，该波导内芯11的位置1上的横截面的尺寸与在位置2上的横截面的尺寸不同。
具有上述光波导结构的触觉传感器的工作原理如下：
该工作原理分为三个阶段：
第一阶段：如图5所示，波导内芯11的输入端连接有光源141，波导内芯11的输出端连接有光电接收器142，波导内芯11的折射率大于包层的折射率，因此光源141产生的光线在波导内芯14中传播，但波导内芯11的折射率与包层的折射率接近，当触觉传感器受到压力时，波导内芯11产生变形，部分光从波导内芯11中漏出，光电接收器142采集到的光强变弱(或变小)，此时波导内芯11未与吸光层13接触，触觉传感器接触到物体。
第二阶段：当触觉传感器受到的压力增大时，结合图4的(a)，波导内芯11通过开口与吸光层13接触，吸光层13将吸收一部分光线，使得光电接收器142采集到的光强数据存在突变，也即光强在极短的时间内迅速降低，波导内芯12的横截面尺寸越小，对应产生的突变越大(因为当波导内芯越细时，分布在波导内芯边缘的光比例越大，越容易被吸光层吸收)，通过突变处对应的光强大小可判断触碰事件的压力位置。
第三阶段：波导内芯11和吸光层持续接触时，波导内芯11产生变形，光电接收器142采集的光强产生光强损失，光强损失是表示波导内芯的输出端(或末端)检测到的光强的强弱程度，通过光强损失计算触碰事件的压力值。
综上所述，本实施例提供的触觉传感器，通过在包层上设置带有开口的凹槽，包层与吸光层之间形成空腔，使得波导内芯呈“悬空状态”，将波导内芯的芯体设置为在至少两个位置上的界面尺寸是不同的，使得波导内芯在与吸光层接触时生成的光强突变可用于计算触碰事件的压力位置，通过光强损失计算触碰事件的压力值，触觉传感器可对压力位置和压力值进行检测。
基于上述触觉传感器的结构，波导内芯的横截面包括矩形、菱形、三角形、多边形、圆形、椭圆形等任意形状。可选地，芯体的输入端的横截面具有第一尺寸，芯体的输出端的横截面具有第二尺寸，第一尺寸大于第二尺寸，或，第一尺寸小于第二尺寸。可选地，芯体的横截面的尺寸沿第一方向逐渐变大，第一方向是从波导内芯的输入端指向波导内芯的输出端的方向，或，芯体的横截面尺寸沿第二方向逐渐变大，第二方向是从波导内芯的输出端指向波导内芯的输入端的方向。如图5所示，芯体11的横截面尺寸沿输入端(与光源141连接的一端)向输出端(与光电接收器142连接的一端)的方向逐渐变大；如图6所示，芯体11的横截面尺寸沿输出端(与光电接收器152连接的一端)向输入端(与光源151连接的一端)的方向逐渐变大。
可选地，凹槽的底部与吸光层之间的距离小于100微米，如凹槽的底部与吸光层之间的距离是50微米，使得触觉传感器的更敏感，适用于大多数情况下的压力值和压力位置的测量。
需要说明的是，包层上的凹槽具有支撑作用，将波导内芯与吸光层分离。凹槽的尺寸可与波导内芯的横截面尺寸变化一致，如波导内芯的横截面尺寸沿输入端指向输出端的方向逐渐变大，凹槽的尺寸也沿输入端指向输出端的方向逐渐变大；或者，凹槽的尺寸不能小于波导内芯的最大宽度，避免凹槽无法支撑波导内芯。如波导内芯的横截面的形状是圆形时，波导内芯的最大宽度为圆形的直径；波导内芯的横截面的形状是矩形时，波导内芯的最大宽度是矩形的长边或短边对应的长度；波导内芯的横截面的形状是菱形时，波导内芯的最大宽度是菱形的对角线长度。
可选地，开口的宽度具有第三尺寸，第三尺寸与芯体的横截面的最小尺寸对应，或，与芯体的输入端对应的开口的宽度具有第四尺寸，与芯体的输出端对应的开口的宽度具有第五尺寸，其中，第四尺寸大于第五尺寸，或第四尺寸小于第五尺寸。也即凹槽上的开口的尺寸与芯体的尺寸变化一致，或，开口的尺寸与芯体的最小尺寸一致，避免芯体从包层的开口中掉落。
示意性的，结合图7，其示出了包层截面上的开口的示意图。在图7的(a)中，凹槽上的开口710的宽度与芯体11的尺寸变化一致，在位置1处，芯体11具有第一尺寸，对应该处的开口的宽度具有第四尺寸；在位置2处，芯体11具有第二尺寸，对应该处的开口的宽度具有第五尺寸，从图中可以明显看出，第四尺寸小于第五尺寸。
示意性的，如图7的(b)所示，凹槽上的开口720的尺寸与芯体11的最小尺寸一致，在位置1处，芯体11具有第一尺寸，在位置2处，芯体11具有第二尺寸，两处位置对应的开口的宽度是第三尺寸，且第三尺寸与第一尺寸对应(第一尺寸是芯体的横截面的最小尺寸)。
可选地，波导内芯包括满足第一配比的聚二甲基硅氧烷(PDMS，polydimethylsiloxane)，包层满足第二配比的聚二甲基硅氧烷，其中，满足第一配比的聚二甲基硅氧烷的折射率高于满足第二配比的聚二甲基硅氧烷的折射率。可选地，波导内芯包括满足5:1配比的聚二甲基硅氧烷，包层包括满足10:1配比的聚二甲基硅氧烷。满足5:1配比的聚二甲基硅氧烷的折射率比满足10:1配比的聚二甲基硅氧烷高，使得光线可以被束缚在波导内芯中传播。
可选地，波导内芯的输入端与放光二极管连接，发光二极管向波导内芯的输入端输入光能，波导内芯的输出端与光电二极管连接，光电二极管接收波导内芯输出端输出的光能。光电二极管采集波导内芯的输出端的光强，可选地，通过光电转换器将光强转换为光强对应的数字信号，示意性的，将光强对应的数字信号转换为光强与时域维度的关系曲线。
综上所述，本实施例提供的触觉传感器，通过包层上设置的凹槽将波导内芯撑起，使得波导内芯呈“悬空状态”，通过在凹槽上设置开口使得波导内芯可通过开口与吸光层接触，使得波导内芯在与吸光层接触时产生的光强突变能够用于计算触碰事件的压力位置，通过光强损失来计算触碰事件的压力值。
结合上述触觉传感器的结构说明，对本申请实施例中提供的触碰事件的检测方法进行说明，图8是本申请一个示例性实施例提供的触碰事件的检测方法的流程图，以该方法应用于连接有触觉传感器的处理器中为例进行说明，如图8所示，该方法包括：
步骤801，获取光电接收器的出射光强。
芯片获取光电接收器的出射光强，示意性的，光电接收器是光电二极管。芯片以固定的频率或周期采集光电接收器的出射光强，该频率或周期可以是芯片的默认设置，或者，可根据实际情况进行修改。示意性的，芯片每隔100毫秒采集一次出射光强。可选地，光电接收器与光电信号转换器相连，将采集到的光强信号转化为数字信号，或者，光电接收器可直接将采集到的光强信号转化为数字信号。
步骤802，根据出射光强计算得到光强损失在时域维度的光强损失变化。
可选地，光强损失变化包括第一光强损失变化和第二光强损失变化，第一光强损失变化用于测量触碰事件的压力位置，第二光强损失变化用于测量触碰事件的压力值。
第一光强损失变化的计算步骤如下：
S1、芯片获取第一时刻对应的第一出射光强和第二时刻对应的第二出射光强。
示意性的，第一时刻是触觉传感器未受到压力时，第一出射光强是波导内芯11与吸光层13未接触时，光电接收器接收到的光强，如图9的(a)所示；第二时刻是触觉传感器受到压力时，第二出射光强是波导内芯11与吸光层13接触时(图中星标位置)，光电接收器接收到的光强，如图9的(b)所示。
S2、芯片根据第一出射光强和第二出射光强计算第一光强损失。
可以理解的是，在波导内芯11与吸光层13接触后，光线被吸光层13吸收，波导内芯11中的光强变弱，在第一出射光强大于第二出射光强，第一出射光强与第二出射光强的差值为第一光强损失。
S3、芯片计算第一光强损失在第一时刻和第二时刻之间的光强损失变化。
示意性的，第一时刻与第二时刻对应时间段T1，第一光强损失与T1的比值为第一光强损失在第一时刻和第二时刻之间的光强损失变化。
S4、响应于第一时刻和第二时刻的时间间隔小于突变时间间隔时，芯片将光强损失变化确定为第一光强损失变化。
突变是指在极短的时间段内存在极大的变化，示意性的，突变时间间隔是1秒，第一时刻和第二时刻对应的时间段T1小于1秒，则在1秒内第一光强损失存在极大的变化，将该光强损失变化确定为第一光强损失变化。如图9的(c)所示，曲线41段(虚线示出)对应的光强损失在对应时刻内呈接近垂直的状态，则曲线41段存在突变，该曲线41段对应的光强损失变化是第一光强损失变化。
第二光强损失变化的计算步骤如下：
S11、芯片获取第三时刻对应的第三出射光强和第四时刻对应的第四出射光强。
可选地，第一时刻早于第二时刻，第三时刻和第四时刻均在第二时刻之后。可选地，第三时刻可与第二时刻重合。
S22、芯片根据第三出射光强和第四出射光强计算得到第二光强损失。
第三出射光强和第四出射光强是波导内芯11与吸光层13接触后，光强损失以一定的速率变弱时对应的光强。计算方法与步骤S2一致，此处不再赘述。
S33、芯片计算第二光强损失在第三时刻和第四时刻之间的光强损失变化。
计算方法与步骤S3一致，此处不再赘述。
S44、响应于第三时刻和第四时刻均在第一时刻和第二时刻之后，且第三时刻和第四时刻之间的时间间隔大于最大突变时间间隔时，芯片将光强损失变化确定为第二光强损失变化。
最大突变时间间隔是指光强损失变化可产生突变的最大时间间隔，当光强损失变化对应的时间间隔大于该时间间隔时，该光强损失变化上不存在突变。
如图9的(c)所示，曲线42段对应的是第三时刻和第四时刻之间的光强损失，示意性的，第三时刻与第二时刻重合，第三时刻与第四时刻对应的时间段是T2，第二光强损失与T2的比值为第二光强损失在T2上的光强损失变化。
示意性的，最大突变时间间隔是1秒，则第三时刻和第四时刻均在第一时刻和第二时刻之后，时间段T2大于1秒，芯片将时间段T2对应的光强损失变化确定为第二光强损失变化。
步骤803，响应于第一光强损失变化信号，根据第一光强损失变化计算得到触碰事件的压力位置，第一光强损失变化是在时域维度上存在突变的光强损失变化。
该步骤包括如下子步骤：
S101、芯片确定第一对应关系，第一对应关系是表征第一光强损失变化与压力位置的对应关系。
S102、在第一对应关系中，芯片将第一光强损失变化对应的压力位置确定为触碰事件的压力位置。
可选地，第一对应关系包括公式、映射关系、曲线图、对应表等方式。在一个示例中，第一对应关系是表征第一光强损失变化与压力位置的曲线图，该曲线图的横坐标是波导内芯上接触点的位置坐标，该曲线图的纵坐标是第一光强损失变化，根据该曲线图可通过第一光强损失变化确定接触点的位置坐标。可选地，若波导内芯上有多个接触点，可根据接触点位置坐标确定接触点的数量。
步骤804，响应于第二光强损失变化信号，根据第二光强损失变化计算得到触碰事件的压力值，第二光强损失变化是在第一光强损失变化后的时间段t对应的光强损失变化，t＞0。
时间段t为任意大于零的时间段。
该步骤包括如下子步骤：
S111、芯片确定第二对应关系，第二对应关系是表征第二光强损失变化与压力值的对应关系。
S112、在第二对应关系中，芯片将第二光强损失变化对应的压力值确定为触碰事件的压力值。
可选地，第一对应关系包括公式、映射关系、曲线图、对应表等方式。在一个示例中，第二对应关系是表征第二光强损失变化与压力值的公式，如y＝kx，y是接触事件的压力值，k是相关系数(或常数)，x是第二光强损失变化对应的数值。示意性的，第二光强损失变化是a，则接触事件的压力值是ka。
需要说明的是，图9的(c)中曲线40段是波导内芯11刚受到压力，还未与吸光层13接触时，此时产生的光强损失是由于波导内芯11产生了形变。可选地，曲线40段还可以表示上一次接触事件的压力值对应的曲线。曲线43段表示波导内芯11上受到的压力在逐渐减小，也即触碰事件在逐渐结束的过程。
综上所述，本实施例提供的方法，通过计算光强损失变化来得到触碰事件的压力信息，通过存在突变的第一光强损失变化计算得到触碰事件的压力位置，通过第二光强损失变化计算得到触碰事件的压力值。使得应用该方法的触觉传感器实现了获得触碰事件的压力位置和压力值的功能。
在一个可选的实施例中，上述触觉传感器以及触碰事件的检测方法应用于智能机器人中，示意性的，请参考图10，该智能机器人800上包括机械手810，如：手部，该机械手810用于对物品进行抓取，该机械手上配置有如图2至图7任一示出的触觉传感器。
可选地，通过该触觉传感器以及上述触碰事件的检测方法，能够对该智能机器人对物品的抓取进行监控。可选地，该监控过程如图11所示，包括如下步骤：
步骤1101，控制智能机器人通过机械手对物品进行抓取。
示意性的，智能机器人通过手部对物品进行抓取，则控制智能机器人通过手部对物品进行抓取。
可选地，该智能机器人的手部设置有触觉传感器，该触觉传感器中包括波导内芯、包裹波导内芯第一表面的包层和吸光层。
步骤1102，持续获取触觉传感器中波导内芯的出射光强。
可选地，入射光由波导内芯的输入端输入后，沿该波导内芯进行传播，当触觉传感器上接收到触碰事件时，该波导内芯中的部分光能泄露出来，使得该波导内芯的输出端的出射光强发生变化。
步骤1103，根据出射光强确定机械手抓取物品时所应用的触碰事件。
可选地，根据出射光强的光强损失变化计算得到该触觉传感器上接收到的触碰事件的压力大小以及触发位置。
可选地，该压力大小和触发位置的计算方式在上述步骤801至步骤804中已进行了详细说明，此处不再赘述。
步骤1104，当压力位置发生变化时，发出物品滑动警告。
可选地，当触碰事件在触觉传感器上的触发位置发生变化时，则表示该物品在机器人的机械手上发生了滑动，故发出物品滑动警告。
步骤1105，当压力大小小于预设压力值时，发出物品滑动警告。
可选地，当触碰事件的压力值小于预设压力值时，存在压力值的抓取力不足以支撑抓取该物品的可能，故发出物品滑动警告。
图12示出了本申请一个示例性实施例提供的触碰事件的检测装置的框图。检测装置与触觉传感器相连，触觉传感器是如上任一实施例所述的触觉传感器，所述检测装置包括：
获取模块1210，用于获取光电接收器的出射光强；
变化计算模块1220，用于根据第一入射光强和第一出射光强之间的第一光损失，计算得到触碰事件的压力值；
压力位置计算模块1230，用于响应于第一光强损失变化信号，根据第一光强损失变化计算得到触碰事件的压力位置，第一光强损失变化是在时域维度上存在突变的光强损失变化；
压力值计算模块1240，用于响应于第二光强损失变化信号，根据第二光强损失变化计算得到触碰事件的压力值，第二光强损失变化是在第一光强损失变化后的时间段t对应的光强损失变化，t＞0。
在一个可选的实施例中，所述获取模块1210，用于获取第一时刻对应的第一出射光强和第二时刻对应的第二出射光强；
所述变化计算模块1220，用于根据第一出射光强和第二出射光强计算第一光强损失；计算第一光强损失在第一时刻和第二时刻之间的光强损失变化；响应于第一时刻和第二时刻之间的时间间隔小于突变时间间隔时，将光强损失变化确定为第一光强损失变化。
在一个可选的实施例中，所述压力位置计算模块1230，用于确定第一对应关系，第一对应关系是表征第一光强损失变化与压力位置的对应关系；在第一对应关系中，将第一光强损失变化对应的压力位置确定为触碰事件的压力位置。
在一个可选的实施例中，所述获取模块1210，用于获取第三时刻对应的第三出射光强和第四时刻对应的第四出射光强；
所述变化计算模块1220，用于根据第三出射光强和第四出射光强计算第二光强损失；计算第二光强损失在第三时刻和第四时刻之间的光强损失变化；响应于第三时刻和第四时刻均在第一时刻和第二时刻之后，且第三时刻和第四时刻之间的时间间隔大于最大突变时间间隔时，将光强损失变化确定为第二光强损失变化。
在一个可选的实施例中，所述压力值计算模块1240，用于确定第二对应关系，第二对应关系是表征第二光强损失变化与压力值的对应关系；在第二对应关系中，将第二光强损失变化对应的压力值确定为触碰事件的压力值。
在一个可选的实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，处理器中设置有芯片，芯片与上述实施例中所述的触觉传感器相连，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上所述的触碰事件的检测方法。
在一个可选的实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上所述的触碰事件的检测方法。
可选地，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、固态硬盘(SSD，Solid State Drives)或光盘等。其中，随机存取记忆体可以包括电阻式随机存取记忆体(ReRAM，Resistance RandomAccess Memory)和动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种触觉传感器，其特征在于，所述触觉传感器包括：波导内芯、包层和吸光层，所述波导内芯的第一表面被包裹在所述包层中；
所述包层设置有平行于所述波导内芯的凹槽，所述凹槽的顶部与所述吸光层连接，所述凹槽的底部设置有平行于所述波导内芯的开口，所述波导内芯的第二表面通过所述开口露出在所述凹槽的底部；
所述凹槽的内壁、所述凹槽的底部与所述吸光层形成空腔，所述波导内芯的第二表面在外力挤压状态时与所述吸光层接触，所述波导内芯的所述第二表面在非外力挤压状态时通过所述空腔和所述吸光层分离；
所述波导内芯的输入端与光源连接，所述波导内芯的输出端与光电接收器连接，所述波导内芯的芯体在至少两个位置上的横截面的尺寸是不同的。
2.根据权利要求1所述的触觉传感器，其特征在于，所述芯体的输入端的横截面具有第一尺寸，所述芯体的输出端的横截面具有第二尺寸；
所述第一尺寸大于所述第二尺寸，或，所述第一尺寸小于所述第二尺寸。
3.根据权利要求2所述的触觉传感器，特征在于，
所述芯体的横截面的尺寸沿第一方向逐渐变大，所述第一方向是从所述波导内芯的输入端指向所述波导内芯的输出端的方向；
或，
所述芯体的横截面的尺寸沿第二方向逐渐变大，所述第二方向是从所述波导内芯的输出端指向所述波导内芯的输入端的方向。
4.根据权利要求1所述的触觉传感器，其特征在于，所述凹槽的底部与所述吸光层之间的距离小于100微米。
5.根据权利要求1所述的触觉传感器，其特征在于，
所述开口的宽度具有第三尺寸，所述第三尺寸与所述芯体的横截面的最小尺寸对应；
或，
与所述芯体的输入端对应的所述开口的宽度具有第四尺寸，与所述芯体的输出端对应的所述开口的宽度具有第五尺寸；其中，所述第四尺寸大于所述第五尺寸，或，所述第四尺寸小于所述第五尺寸。
6.根据权利要求1所述的触觉传感器，其特征在于，
所述波导内芯包括满足第一配比的聚二甲基硅氧烷；
所述包层包括满足第二配比的所述聚二甲基硅氧烷；
其中，所述满足第一配比的所述聚二甲基硅氧烷的折射率高于所述满足第二配比的所述聚二甲基硅氧烷的折射率。
7.根据权利要求1至6任一所述的触觉传感器，其特征在于，
所述波导内芯的输入端与发光二极管连接，所述发光二极管向所述波导内芯的输入端输入光能；
所述波导内芯的输出端与光电二极管连接，所述光电二极管接收所述波导内芯的输出端输出的光能。
8.一种触碰事件的检测方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至7任一所述的触觉传感器中，所述触觉传感器与芯片相连，所述方法包括：
获取所述光电接收器的出射光强；
根据所述出射光强计算得到光强损失在时域维度的光强损失变化；
响应于第一光强损失变化信号，根据所述第一光强损失变化计算得到所述触碰事件的压力位置，所述第一光强损失变化是根据第一时刻对应的第一出射光强和第二时刻对应的第二出射光强计算获得的，所述第一时刻是所述波导内芯与所述吸光层未接触时，所述第二时刻是所述波导内芯与所述吸光层开始接触时；
响应于第二光强损失变化信号，根据所述第二光强损失变化计算得到所述触碰事件的压力值，所述第二光强损失变化是在所述第一光强损失变化后的时间段t对应的光强损失变化，t＞0，所述第二光强损失变化是根据第三时刻对应的第三出射光强和第四时刻对应的第四出射光强计算获得，其中所述第三时刻和所述第四时刻发生在所述波导内芯与所述吸光层接触后，且所述第三时刻和所述第四时刻之间光强以一定的速率变弱。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述出射光强计算得到光强损失在时域维度的光强损失变化，包括：
获取所述第一时刻对应的所述第一出射光强和所述第二时刻对应的所述第二出射光强；
根据所述第一出射光强和所述第二出射光强计算所述第一光强损失；
计算所述第一光强损失在所述第一时刻和所述第二时刻之间的光强损失变化；
响应于所述第一时刻和所述第二时刻之间的时间间隔小于突变时间间隔时，将所述光强损失变化确定为所述第一光强损失变化。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一光强损失变化得到所述触碰事件的压力位置，包括：
确定第一对应关系，所述第一对应关系是表征所述第一光强损失变化与所述压力位置的对应关系；
在所述第一对应关系中，将所述第一光强损失变化对应的压力位置确定为所述触碰事件的压力位置。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述根据所述出射光强计算得到光强损失在时域维度的光强损失变化，包括：
获取所述第三时刻对应的所述第三出射光强和所述第四时刻对应的所述第四出射光强；
根据所述第三出射光强和所述第四出射光强计算所述第二光强损失；
计算所述第二光强损失在所述第三时刻和所述第四时刻之间的光强损失变化；
响应于所述第三时刻和第四时刻均在所述第一时刻和所述第二时刻之后，且所述第三时刻和所述第四时刻之间的时间间隔大于最大突变时间间隔时，将所述光强损失变化确定为所述第二光强损失变化。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二光强损失变化得到所述触碰事件的压力值，包括：
确定第二对应关系，所述第二对应关系是表征所述第二光强损失变化与所述压力值的对应关系；
在所述第二对应关系中，将所述第二光强损失变化对应的压力值确定为所述触碰事件的压力值。
13.一种触碰事件的检测装置，其特征在于，所述检测装置应用于与触觉传感器相连的芯片中，所述触觉传感器是如权利要求1至7任一所述的触觉传感器，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述光电接收器的出射光强；
变化计算模块，用于根据所述出射光强计算得到光强损失在时域维度的光强损失变化；
压力位置计算模块，用于响应于第一光强损失变化信号，根据所述第一光强损失变化计算得到所述触碰事件的压力位置，所述第一光强损失变化是根据第一时刻对应的第一出射光强和第二时刻对应的第二出射光强计算获得的，所述第一时刻是所述波导内芯与所述吸光层未接触时，所述第二时刻是所述波导内芯与所述吸光层开始接触时；
压力值计算模块，用于响应于第二光强损失变化信号，根据所述第二光强损失变化计算得到所述触碰事件的压力值，所述第二光强损失变化是在所述第一光强损失变化后的时间段t对应的光强损失变化，t＞0，所述第二光强损失变化是根据第三时刻对应的第三出射光强和第四时刻对应的第四出射光强计算获得，其中所述第三时刻和所述第四时刻发生在所述波导内芯与所述吸光层接触后，且所述第三时刻和所述第四时刻之间光强以一定的速率变弱。
14.一种智能机器人，其特征在于，所述智能机器人上包括机器手，所述机器手上设置有如权利要求1至7任一所述的触觉传感器。
15.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求8至12任一所述的触碰事件的检测方法。
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