CN210005145U - 一种多功能机器人触觉传感器 - Google Patents

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孙光煜
毛义华
陈环宇
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Abstract

本实用新型提供了一种多功能机器人触觉传感器，包括触觉传感器、信号处理电路、模数转换器和控制器以及上位机，所述的触觉传感器的信号输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的另一端与所述的数模转换器相连，所述的数模转换器与所述的控制器相连，所述的控制器与上位机双向通信。本实用新型的设计更适合操作，本实用新型应用于柔性触觉传感器，可以准确地检测信号的稳定性。所述的柔性触觉传感器易于接触，从而创造了感知环境的机会。

Description

一种多功能机器人触觉传感器
技术领域
本实用新型属于传感器设备领域，尤其是涉及一种多功能机器人触觉传感器。
背景技术
触觉传感器是用于机器人中模仿触觉功能的传感器。触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能，研制满足要求的触觉传感器是机器人发展中的技术关键之一。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案，但目前大都属于实验室阶段，达到产品化的不多。触觉传感器按功能大致可分为接触觉传感器、力－力矩觉传感器、压觉传感器和滑觉传感器等。触觉传感器从形式上可以分为电容式、电阻式、压电式、光纤式等多种形式，其中电容式触觉传感器因为温漂小、灵敏度高等优点，一直是这一领域的研究热点。
发明内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种应用于低阻抗机器人传感系统的，成本低廉的导电橡胶式多信息视觉传感器。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种多功能机器人触觉传感器,包括机器人夹取机构以及置于其上的传感器组，所述的传感器组由4个触觉传感器组成，所述的触觉传感器包括置于传感器阵列上方的半透明式柔性薄膜凸面、用于采集所述的凸面力矢量的传感器阵列，所述的薄膜凸面的内表面上覆有均匀排列的黑色磁条；所述的夹取机构包括机器手座、固定板以及夹板，所述的机器手座上分别连接固定板以及夹板，所述的固定板与机器手座固定连接，所述的夹板与机器手座转动连接。
进一步的，述的传感器阵列的中心位置设有一CCD图像传感器，所述的图像传感器与控制器相连，从而采集凸表面内侧变形的线条图案，所述的传感器阵列的每侧上还设有一光源。
进一步的，所述的传感器阵列上设有至少64个霍尔传感器，其与控制器相连，所述的霍尔传感器以矩形阵列排列。
进一步的，所述的用于凸表面的薄膜为导电橡胶薄膜。
进一步的，所述的传感器阵列设有压力传感器，其与控制器相连。
相对于现有技术，本实用新型所述的一种多功能机器人触觉传感器具有以下优势：
本实用新型的设计更适合操作，可以采集电磁、光电两种传感信号，使其比以前的设计更适合操作。它符合弹性变形接触的表面，可以抓取更多的物体。形状使它易于接触，从而创造了感知环境的机会。本实用新型对正常力和侧向力都很敏感，为机器人提供关于夹取物体的更好反馈。本实用新型具有高灵敏度，能够通过触觉传感器获得更多的数据信号，以便分析控制。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的结构示意图；
图2为本实用新型实施例所述的传感器组示意图；
图3为本实用新型实施例所述的机器人手示意图。
附图标记说明：
1-柔性薄膜凸面；2-传感器阵列；3、触觉传感器；4、传感器组；5、机器手座；6、夹板；7、固定板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
一种多功能机器人触觉传感器3、包括机器人夹取机构以及置于其上的传感器组4，所述的传感器组4由4个触觉传感器3组成，所述的触觉传感器3包括置于传感器阵列2上方的半透明式柔性薄膜凸面1、用于采集所述的凸面力矢量的传感器阵列2，所述的薄膜凸面的内表面上覆有均匀排列的黑色磁条；所述的夹取机构包括机器手座5、固定板7以及夹板6，所述的机器手座5上分别连接固定板7以及夹板6，所述的固定板7与机器手座5固定连接，所述的夹板6与机器手座5转动连接。此外，还包括外部的信号处理电路、模数转换器和控制器以及上位机，所述的触觉传感器3的信号输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的另一端与所述的数模转换器相连，所述的数模转换器与所述的控制器相连，所述的控制器与上位机双向通信；
所述的传感器阵列2的中心位置设有一CCD图像传感器，所述的图像传感器与控制器相连，从而采集凸表面内侧变形的线条图案，所述的传感器阵列2的每侧上还设有一光源。
所述的传感器阵列2上设有至少64个霍尔传感器，其与控制器相连，所述的霍尔传感器以矩形阵列排列。
所述的用于凸表面的薄膜为导电橡胶薄膜。
进所述的传感器阵列2设有压力传感器，其与控制器相连。
本实用新型应用于机器人的基座上，固定板7以及分别设有4个触觉传感器3所述的凸面1的内表面覆有黑色磁条。当接触物体，产生压力时，传感器阵列2上的霍尔效应传感器可以与所述的黑色磁条接触，从而产生电磁效应。每个霍尔效应传感器通过模数转换器读取。该转换器是DSP数字处理器的一部分，传输信息。在机器人的每个传感器组4中使用了四个圆顶，机器人的机械手上共有32个触觉传感器3。此外，CCD图像传感器可以直接与CCD图像传感器IO连接，采集简单的图像信号，从而可以满足检测压力信号，避免压力过大，对触觉传感器3产生损坏；作为优选，所述的所述信号处理电路包括电流电压转换电路、信号放大电路以及信号比较电路，所述的电流电压转换电路、信号放大电路、信号比较电路及差分转化电路依次连接，以上所述电路均为现有电路的集合，在此不再赘述，例：在信号放大电路中，主要由EL2075运算放大器组成的有源高通滤波器构成。差分转化电路，该电路主要是将比较电路输出的方波转换成差分信号，目的是提高信号的稳定性和抗干扰能力。
作为优选，所述的控制器为DSP数字处理器。
作为优选，所述的控制器通过ZigBee模块或WIFI/蓝牙二合一通信模块与上位机连接。
作为优选，所述的控制器通过RJ45网络接口与上位机连接。
通过图像传感器可以检测各个方向上的力矢量，为主机器人提供关于待抓取物体的更好的信号反馈。本实用新型具有较高灵敏度，通过图像传感器、霍尔传感器以及其他传感器的完整采集系统从而实现按压位置和压力大小的电压信号；本实用新型的设计更适合操作，可以采集电磁、光电两种传感信号，使其比以前的设计更适合操作。它符合弹性变形接触的表面，可以抓取更多的物体。形状使它易于接触，从而创造了感知环境的机会。本实用新型对正常力和侧向力都很敏感，为机器人提供关于夹取物体的更好反馈。本实用新型具有高灵敏度，能够通过触觉传感器3获得更多的数据信号，以便分析控制。
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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多功能机器人触觉传感器，其特征在于：包括机器人夹取机构以及置于其上的传感器组，所述的传感器组由4个触觉传感器组成，所述的触觉传感器包括置于传感器阵列上方的半透明式柔性薄膜凸面、用于采集所述的凸面力矢量的传感器组，所述的薄膜凸面的内表面上覆有均匀排列的黑色磁条；所述的夹取机构包括机器手座、固定板以及夹板，所述的机器手座上分别连接固定板以及夹板，所述的固定板与机器手座固定连接，所述的夹板与机器手座转动连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能机器人触觉传感器，其特征在于：所述的传感器阵列的中心位置设有一CCD图像传感器，所述的图像传感器与控制器相连，从而采集凸表面内侧变形的线条图案，所述的传感器阵列的每侧上还设有一光源。
3.根据权利要求1所述的一种多功能机器人触觉传感器，其特征在于：所述的传感器阵列上设有至少64个霍尔传感器，其与控制器相连，所述的霍尔传感器以矩形阵列排列。
4.根据权利要求1所述的一种多功能机器人触觉传感器，其特征在于：所述的薄膜凸面的薄膜为导电橡胶薄膜。
5.根据权利要求1所述的一种多功能机器人触觉传感器，其特征在于：所述的传感器阵列设有压力传感器，其与控制器相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110031143A (zh) * 2019-05-22 2019-07-19 浙江大学滨海产业技术研究院 一种导电橡胶式多信息触觉传感器

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GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Pinggao group energy storage technology Co.,Ltd.

Assignor: BINHAI INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University

Contract record no.: X2024980003761

Denomination of utility model: A multifunctional tactile sensor for robots

Granted publication date: 20200131

License type: Common License

Record date: 20240401

Assignee: TIANJIN JIANCHENG JIYE GROUP Co.,Ltd.

Assignor: BINHAI INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University

Contract record no.: X2024980003760

Denomination of utility model: A multifunctional tactile sensor for robots

Granted publication date: 20200131

License type: Common License

Record date: 20240401

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: TIANJIN SEAGULL WATCH Co.,Ltd.

Assignor: BINHAI INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University

Contract record no.: X2024980004186

Denomination of utility model: A multifunctional tactile sensor for robots

Granted publication date: 20200131

License type: Common License

Record date: 20240410

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Master Lightweight Technology (Tianjin) Co.,Ltd.

Assignor: BINHAI INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University

Contract record no.: X2024980004231

Denomination of utility model: A multifunctional tactile sensor for robots

Granted publication date: 20200131

License type: Common License

Record date: 20240412

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