CN207942410U - 用于机器人的触摸传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于传感技术设计领域，提供了用于机器人的触摸传感装置，通过采用底板与主板结合的方式，并且在底板上设有接收电源信号的电源公座和对电源信号进行电压变换的变压模块，以及在主板上设有主控模块和用于感测导电体是否被带电体所触摸的传感模块，由此实现了该触摸传感装置体积较小，并且易拆卸、可与多种传感器件选配的作用；同时，由于通过感测导电体是否被带电体所触摸，用户只需用手指触摸即可控制机器人，取代了需用力按下机械按键，从而提高了用户的体验感，解决现有的用于机器人的触摸传感装置存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。

Description

用于机器人的触摸传感装置

技术领域

本实用新型属于传感技术设计领域，尤其涉及用于机器人的触摸传感装置。

背景技术

现今，人们的生活趋于智能化，机器人的应用也越来越普及，而机器人自身需具备多种传感装置，包括测速传感装置、测距传感装置、声控传感装置以及触摸传感装置等，并且每种传感装置可能会包括多个，然而，上述一系列的传感装置都存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。

因此，现有的用于机器人的触摸传感装置存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供用于机器人的触摸传感装置，旨在解决现有的用于机器人的触摸传感装置存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。

本实用新型提供了一种用于机器人的触摸传感装置，所述触摸传感装置设有导电体，所述触摸传感装置包括底板和主板，所述底板和所述主板电性连接；

所述底板设有：

用于与电源母座匹配对接，以接收电源信号的电源公座；和

与所述电源公座相连接，用于对所述电源信号进行电压变换的变压模块；

所述主板设有：

主控模块；和

用于感测所述导电体是否被带电体所触摸，并反馈触摸信息给所述主控模块的传感模块。

本实用新型提供的用于机器人的触摸传感装置，通过采用底板与主板结合的方式，并且在底板上设有接收电源信号的电源公座和对电源信号进行电压变换的变压模块，以及在主板上设有主控模块和用于感测导电体是否被带电体所触摸的传感模块，由此实现了该触摸传感装置体积较小，并且易拆卸、可与多种传感器件选配的作用；同时，由于通过感测导电体是否被带电体所触摸，用户只需用手指触摸即可控制机器人，取代了需用力按下机械按键，从而提高了用户的体验感，解决现有的用于机器人的触摸传感装置存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。

附图说明

图1是本实用新型提供的用于机器人的触摸传感装置的结构示意图。

图2是本实用新型提供的用于机器人的触摸传感装置中排针的连接结构示意图。

图3是本实用新型提供的用于机器人的触摸传感装置中排母的连接结构示意图。

图4是本实用新型提供的用于机器人的触摸传感装置中主控模块的示例电路图。

图5是本实用新型提供的用于机器人的触摸传感装置中传感模块的示例电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

上述的用于机器人的触摸传感装置，采用带磁铁的电源公座，可与带磁铁的电源母座吸合，实现电气性能导通。该触摸传感装置可应用于教育式机器人、智能家居设备等场景作为触摸开关，实现易拆卸以及与多种传感器可选配的作用。人的手指或带电体靠近电路板上带电的铜皮(导电体)时，手指或带电体与铜皮间的电容值随两者的距离而变化，触摸模块连接铜皮，通过检测电容的变化以确定人体触摸的存在或接近导电体。该方式为电容式触摸感应，取代了机械按键。其中，传感模块可进行I2C输出，可配置寄存器地址，也可设置按键和指示灯的状态等。

图1示出了本实用新型提供的用于机器人的触摸传感装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述用于机器人的触摸传感装置，触摸传感装置设有导电体，该触摸传感装置包括底板101和主板102，底板101和主板102电性连接。

上述底板101设有电源公座1011和变压模块1012，电源公座1011用于与机器人主体的一电源母座匹配对接，以接收电源信号并进行信号传输；变压模块1012与电源公座1011电连接，用于对电源信号进行电压变换。

上述主板102设有主控模块1021和传感模块1022，传感模块1022用于感测导电体是否被带电体所触摸，并反馈触摸信息给主控模块1021。

作为本实用新型一实施例，上述导电体可以为铜片、铁片等，本实施例中的导电体包括第一导电体1023和第二导电体1024，传感模块1022同时与第一导电体1023和第二导电体1024电连接，上述带电体可以为人体的某部位。

作为本实用新型一实施例，上述底板101和主板102通过分别设置于该两个板上的两组排针J3和排母J2进行对接。排针J3和排母J2为2*3Pin，优选的，间距为1.27mm。上述传感模块1022设于主板102的第一表面的中央位置，第一导电体1023和第二导电体1024依序设于主板102的第一表面的两侧位置，主控模块1021设于主板102的与第一表面的相对的另一表面上。

图2和图3分别示出了本实施方式提供的用于机器人的触摸传感装置中排针和排母的连接结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一优选实施例，上述排针J3的第一管脚和第二管脚接对电源信号进行电压变换后的电源电压端VDD_3V3，排针J3的第三管脚悬空，排针J3的第四管脚、第五管脚以及第六管脚接地。

作为本实用新型一优选实施例，上述排母J2的第一管脚通过总线I2C2_SDA/UART_RX与电源公座1011的第二端子以及第一瞬态电压抑制二极管D1的第一端共接，排母J2的第二管脚通过总线I2C2_SCL/UART_TX与电源公座1011的第三端子以及第二瞬态电压抑制二极管D2的第一端共接，排母J2的第三管脚悬空，电源公座1011的第一端子与第三瞬态电压抑制二极管D3的第一端接入电源信号，电源公座1011的第四端子接地，第一瞬态电压抑制二极管D1的第二端与第二瞬态电压抑制二极管D2的第二端以及第三瞬态电压抑制二极管D3的第二端接地，所述排母J2的第四管脚、第五管脚以及第六管脚接地。

作为本实用新型一实施例，上述电源公座1011设有用于与所述机器人主体上的电源母座吸合对接的磁铁和四个弹簧针，四个弹簧针分别作为上述第一端子、第二端子、第三端子以及第四端子，四个弹簧针起到了提供电源信号和进行通信的功能。

由此，该触摸传感装置中的电源公座1011、变压模块1012以及排母设为一PCB板上，主控模块1021、传感模块1022、第一导电体1023、第二导电体1024以及排针设为另一PCB板上，排针和排母布局于左右两侧，两个PCB板通过排针和排母连接且固定，形成完整的主体。电源公座1011位于主体的底部，传感模块1022位于主体的顶部正中位置。

作为本实用新型一实施例，上述变压模块具体为低压差线性稳压器。低压差线性稳压器用于将5V的电源信号降压为3.3V并对主控模块1021和传感模块1022进行供电。

图4示出了本实用新型提供的用于机器人的触摸传感装置中主控模块的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，上述主控模块1021包括主控芯片U2、第一电阻R1、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4、第五电容C5以及第六电容C6。

主控芯片U2的第一电源端VDDA与第四电容C4的第一端接对电源信号进行电压变换后的电源电压端VDD_3V3，主控芯片U2的复位端NRST与第一电阻R1的第一端及第五电容C5的第一端之间的节点连接，第一电阻R1的第二端接电源电压端VDD_3V3，主控芯片U2的接地端BOOT0与第四电容C4的第二端以及第五电容C5的第二端接地，主控芯片U2的第一通信端PA7和第二通信端PB1分别通过总线I2C2_SCL和I2C1_SDA连接传感模块1022，主控芯片U2的第二电源端VDD与第六电容C6的第一端接电源电压端VDD_3V3，第六电容C6的第二端接地，主控芯片U2的输出端PA9与第七电阻R7的第一端通过总线I2C2_SCL/UART_TX连接底板101，主控芯片U2的接收端PA10与第六电阻R6的第一端通过总线I2C2_SDA/UART_RX连接底板101，第六电阻R6的第二端与第七电阻R7的第二端接电源电压端VDD_3V3。上述电压变换后的电源信号通过电源电压端VDD_3V3进行传输，该主控模块1021小封装，低功耗，带I2C串口和USB等接口，外部接8MHz系统晶振。主控模块1021和传感模块1022进行I2C通信，主控模块1021读取传感模块1022的寄存器值并处理。

图5示出了本实用新型提供的用于机器人的触摸传感装置中传感模块的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，上述传感模块1022包括传感芯片U1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12以及第十三电容C13。

传感芯片U1的第一通信端I2C_SCL与第二电阻R2的第一端以及第四电阻R4的第一端之间的节点连接，传感芯片U1的第二通信端I2C_SDA与第三电阻R3的第一端以及第五电阻R5的第一端之间的节点连接，第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第二端分别通过总线I2C1_SCL和I2C1_SDA连接主控模块1021，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第二端接电源电压端VDD_3V3，传感芯片U1的第一接收端CS0/PS0接第八电阻R8的第一端，第八电阻R8的第二端接第一导电体1023，传感芯片U1的第二接收端CS1/PS1接第十一电阻R11的第一端，第十一电阻R11的第二端接第二导电体1024，传感芯片U1的第一感测端CMOD接第十电容C10的第一端，传感芯片U1的第二感测端VCC接第十三电容C13的第一端，第十电容C10的第二端与第十三电容C13的第二端接地，传感芯片U1的第一电源端VDD_IO和第二电源端VDD与第十一电容C11的第一端以及第十二电容C12的第一端接电源电压端VDD_3V3，第十一电容C11的第二端与第十二电容C12的第二端接地，传感芯片U1的第一串口端CS4/GPO0接第二发光二极管D2的阴极，传感芯片U1的第二串口端CS5/GPO1接第一发光二极管D1的阴极，第一发光二极管D1的阳极与第二发光二极管D2的阳极分别通过第九电阻R9和第十电阻R10连接电源电压端VDD_3V3。传感芯片U1提供了4路触摸检测，4路GPO口输出，即可连接4个触摸按键(导电体)输入和4路高低电平可配置的输出口，输出口可驱动LED。其灵敏度高、触摸距离小，优选为5mm左右，可进行I2C通信，通过I2C总线配置内部寄存器,外围电路简单。

上述触摸传感装置采用工程塑料合金外壳进行封装，并且电源公座1011和传感模块1022部分裸露于工程塑料合金外壳的表面。该触摸传感装置的整体尺寸大概为41mm*13mm*12.5mm。

上述触摸传感装置中的第一导电体1023和第二导电体1024设计为14mm*9mm的矩形结构，四角倒圆角，并采用沉金工艺。第一导电体1023和第二导电体1024的中部挖空2mm*3mm的椭圆槽，采用SMD封装的LED灯，背面贴片，使LED灯嵌入到槽内，发光面略低于导电体。可配置触摸点亮LED灯、触摸LED灯闪现、LED灯延时和闪烁时长等。主控模块1021也可以识别出触摸的按键和LED灯，如当接收到数字信号00时，判定第一导电体1023和第二导电体1024都没被触摸；当接收到数字信号01时，判定只有位于右边的导电体(是第一导电体1023还是第二导电体1024依据设置的位置而定)被触摸；当接收到数字信号10时，判定只有位于左边的导电体被触摸；当接收到数字信号11时，判定第一导电体1023和第二导电体1024都被触摸。

上述触摸传感装置带有电源公座，可连接带电源母座的机器人或其他需要触摸控制的设备。其用于双足机器人，可以取代机械按键，无需直接触碰机器人而使机器人受力，外观美观耐用。同时用于娱乐、教育、服务式机器人，教学知识时进行演示和体验,也可作为机器人的触觉进行演示。

综上，本实用新型实施例提供的用于机器人的触摸传感装置，通过采用底板与主板结合的方式，并且在底板上设有接收电源信号的电源公座和对电源信号进行电压变换的变压模块，以及在主板上设有主控模块和用于感测导电体是否被带电体所触摸的传感模块，由此实现了该触摸传感装置体积较小，并且易拆卸、可与多种传感器件选配的作用；同时，由于通过感测导电体是否被带电体所触摸，用户只需用手指触摸即可控制机器人，取代了需用力按下机械按键，从而提高了用户的体验感，解决现有的用于机器人的触摸传感装置存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于机器人的触摸传感装置，所述触摸传感装置设有导电体，其特征在于，所述触摸传感装置包括底板和主板，所述底板和所述主板电性连接；

所述底板设有：

用于与电源母座匹配对接，以接收电源信号的电源公座；和

与所述电源公座相连接，用于对所述电源信号进行电压变换的变压模块；

所述主板设有：

主控模块；和

用于感测所述导电体是否被带电体所触摸，并反馈触摸信息给所述主控模块的传感模块。

2.如权利要求1所述的触摸传感装置，其特征在于，所述底板和所述主板电性连接具体为：

通过排针和排母进行对接。

3.如权利要求2所述的触摸传感装置，其特征在于，所述排针的第一管脚和第二管脚接对所述电源信号进行电压变换后的电源电压端，所述排针的第四管脚、第五管脚以及第六管脚接地。

4.如权利要求2所述的触摸传感装置，其特征在于，所述排母的第一管脚与所述电源公座的第二端子以及第一瞬态电压抑制二极管的第一端共接，所述排母的第二管脚与所述电源公座的第三端子以及第二瞬态电压抑制二极管的第一端共接，所述电源公座的第一端子与第三瞬态电压抑制二极管的第一端接入所述电源信号，所述电源公座的第四端子接地，所述第一瞬态电压抑制二极管的第二端与所述第二瞬态电压抑制二极管的第二端以及所述第三瞬态电压抑制二极管的第二端接地，所述排母的第四管脚、第五管脚以及第六管脚接地。

5.如权利要求4所述的触摸传感装置，其特征在于，所述电源公座设有用于与所述电源母座吸合对接的磁铁和四个弹簧针，四个所述弹簧针分别作为所述第一端子、所述第二端子、所述第三端子以及所述第四端子。

6.如权利要求1所述的触摸传感装置，其特征在于，所述变压模块具体为低压差线性稳压器。

7.如权利要求1所述的触摸传感装置，其特征在于，所述主控模块包括：

主控芯片、第一电阻、第六电阻、第七电阻、第四电容、第五电容以及第六电容；

所述主控芯片的第一电源端与所述第四电容的第一端接对所述电源信号进行电压变换后的电源电压端，所述主控芯片的复位端与所述第一电阻的第一端及所述第五电容的第一端之间的节点连接，所述第一电阻的第二端接所述电源电压端，所述主控芯片的接地端与所述第四电容的第二端以及所述第五电容的第二端接地，所述主控芯片的第一通信端和第二通信端接所述传感模块，所述主控芯片的第二电源端与所述第六电容的第一端接所述电源电压端，所述第六电容的第二端接地，所述主控芯片的输出端与所述第七电阻的第一端接所述底板，所述主控芯片的接收端与所述第六电阻的第一端接所述底板，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第二端接所述电源电压端。

8.如权利要求1所述的触摸传感装置，其特征在于，所述传感模块包括：

传感芯片、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一发光二极管、第二发光二极管、第十电容、第十一电容、第十二电容以及第十三电容；

所述传感芯片的第一通信端与所述第二电阻的第一端及所述第四电阻的第一端之间的节点连接，所述传感芯片的第二通信端与所述第三电阻的第一端及所述第五电阻的第一端之间的节点连接，所述第四电阻的第二端与所述第五电阻的第二端接所述主控模块，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第二端接对所述电源信号进行电压变换后的电源电压端，所述传感芯片的第一接收端接所述第八电阻的第一端，所述第八电阻的第二端接第一导电体，所述传感芯片的第二接收端接所述第十一电阻的第一端，所述第十一电阻的第二端接第二导电体，所述传感芯片的第一感测端接所述第十电容的第一端，所述传感芯片的第二感测端接所述第十三电容的第一端，所述第十电容的第二端与所述第十三电容的第二端接地，所述传感芯片的第一电源端和第二电源端与所述第十一电容的第一端以及所述第十二电容的第一端接所述电源电压端，所述第十一电容的第二端与所述第十二电容的第二端接地，所述传感芯片的第一串口端接所述第二发光二极管的阴极，所述传感芯片的第二串口端接所述第一发光二极管的阴极，所述第一发光二极管的阳极与所述第二发光二极管的阳极分别通过所述第九电阻和所述第十电阻连接所述电源电压端。

9.如权利要求1所述的触摸传感装置，其特征在于，所述触摸传感装置采用工程塑料合金外壳进行封装。

10.如权利要求9所述的触摸传感装置，其特征在于，所述电源公座和所述导电体部分裸露于所述工程塑料合金外壳的表面。