CN211761663U - 一种具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构，该结构包括第一导电线、压力传感器和第二导电线，所述第一导电线和第二导电线的端点处均连接有导电元件，所述压力传感器的一侧极板与第一导电线电连接，所述所述压力传感器的另一侧极板与第二导电线电连接，且第一导电线和第二导电线通过压力传感器实现空间隔离。该结构简单，定位精度高，便于大面积组合使用，且生产成本低、使用效果好、适应性好、便于广泛推广。且该定位结构可以多个组合模块化连接组网使用。

Description

一种具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，特别涉及一种压力传感器式定位结构。

背景技术

触觉传感器，即仿生皮肤，在人机交互作业中扮演着重要角色。机器人仿生皮肤的作用，就是模拟人的触觉神经系统，感知与外界环境接触的作用点及接触力大小，从而为机器人路径规划、接触力控制等提供信息。仿生皮肤是材料与电子技术相结合的产物，随着计算机技术的发展，仿生皮肤在未来应用于各种机器人将变得越来越常见。但是现有的大多数机器人触觉传感器存在矩阵结构复杂、必须按尺寸定制、制作成本高、维修成本高、不适合大面积使用等缺点。

如现有技术公开了一种机器人仿真皮肤(专利申请号为201510560551.8)，包括皮肤根、绝缘根、第一玻璃胶混合物根、导电线、海绵回弹根、第二玻璃胶混合物根和树脂胶根，所述皮肤根与绝缘根之间有弹力布根，所述第一玻璃胶混合物根与导电线胶合为一体，所述导电线连接有引线，所述引线经电阻连接至直流电源。该实用新型中皮肤根的设计增加了皮肤的视觉和触觉的真实感，皮肤根内设计有绝缘根，提高额仿真皮肤在使用过程中的安全性，对机器人也产生一定的保护效应。该实用新型中第一玻璃混合物根和第二玻璃混合物根的设计，增强了仿真皮肤的抗氧化性，皮肤根与绝缘根之间有弹力布根，提高了皮肤根的触摸手感和扩张伸力，提高了皮肤的真实性。但是仍然存在原材料中化工中间体过多，不易降解，容易造成环境负担，不适合投入工业化生产，结构复杂，不适合大面积使用等缺点。

再如现有技术公开了一种高敏度的智能机器人皮肤(专利申请号为201510218591.4)，该皮肤包括由导电单体按一定比例与高分子掺杂复合而成的复合根，镀设于复合根两面电极根，以及包裹于电极根外表的外表根,所述导电单体至少包括导电微弹簧。该实用新型利用导电碳纤维与高分子复合技术，不仅兼有人类皮肤的柔韧性和多维敏感性特征，满足机器人皮肤的高感度、柔韧性与多功能化的要求，而且更近接地模拟人类肤质的触觉感观。但是仍然存在制作工艺复杂，涉及程序繁琐，不适合商业化发展，结构复杂，不适合大面积使用等缺点。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种具有精准按压位置捕捉功能的定位结构，该结构精度高、结构简单且便于大面积使用，且加上温差感知结构后可以感知结构上面的温差变化。

本实用新型的另一个目的在于提供一种生产成本低、使用效果好、适应性好、便于广泛推广的具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供一种具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构，该结构包括第一导电线、压力传感器和第二导电线，所述第一导电线和第二导电线的端点处均连接有导电元件，所述压力传感器的一侧极板与第一导电线电连接，所述所述压力传感器的另一侧极板与第二导电线电连接，且第一导电线和第二导电线通过压力传感器实现空间隔离。其中第一导电线和第二导电线可以是普通的导电线，也可以是其他导电线。导电元件包括但不限于电阻和电感，只要能够实现电信号传输即可。压力传感器可以是平板电容，也可以是类似手机触摸屏的电容结构，用于支开第一导电线和第二导电线的；总之只要能够实现空间隔离，并在第一导电线和第二导电线受到挤压时压力传感器电信号发生变化，并将变化的信号传导到第一导电线和第二导电线即可。在工作中，第一导电线和第二导电线都为单独的信号传输路线，第一导电线和第二导电线的每一个端点相连的导电元件的外端均可以作为电信号输入点和信号输出点，当多个该定位结构通过导电元件连接组成定位网络时，选定组网中的2个以上位置作为测量点，需要在测量点最近的位置选取导电元件的端点作为信号输入点和信号接收点，测量点必须包括所有的本结构组成模块化组网后的，由第一导电线和第二导电线所组成的正常状态下互不连通的导电线网。正常状态下在信号输入点输入一个信号，在信号输出点会输出对应的正常信号，但是当第一导电线与第二导电线在受到挤压后压力传感器电信号发生变化，在信号输入端输入一个信号，在信号输出点会输出一个变化信号，且挤压不同的已连接的结构时其信号差异有所不同，可以通过计算信号变化情况来定位挤压点的位置，通过2个以上测量点的分别测量，每个该结构被按压的时候都会得出一组两个数字的坐标系，从而实现定位功能，并通过增加多个信号输入端和多个信号输出点的设置，可以进一步保证定位的精度。该结构简单，定位精度高，便于大面积组合使用，且生产成本低、使用效果好、适应性好、便于广泛推广。且该结构可以通过排列并连接，组成面状阵列使用。该结构简单、模块化安装、安装简易、维修方便成本低、且不需要提前按机器人尺寸量身定制，只需要多个结构模块组网使用，就可实现定位功能，且只需要设置2个测量点，就可以达到精准定位的目的，解决了其他模块化皮肤每个模块都有线束，大量线束占据大量空间的痛点。且可以通过设置多对输入点和输出点来进一步增加测量精度。该结构具有体积小、线少、测量精度高、制作成本低、便于安装维修、便于大面积使用的优点。

进一步的，所述压力传感器为压阻式压力传感器。电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。采用该结构成本低，且结构简单，稳定。

进一步地，该结构还包括绝缘顶层和绝缘底层，所述第一导电线、压力传感器和第二导电线夹持于绝缘顶层和绝缘底层之间。在该结构的大面积组网使用时，每个结构还可以包括绝缘顶层和绝缘底层，绝缘顶层和绝缘底层主要起到构建一个容纳空间的作用，也可以起到防水防尘防腐的作用，能够使得在结构被挤压后，失去挤压力的时候可以快速回弹到正常状态。方便本实用新型的结构方便批量生产，便于储存和拼接。同时所有导电元件也位于绝缘顶层和绝缘底层之间，且所有导电元件均匀分布在绝缘顶层和绝缘底层的边缘处，并优选的，每个导电元件的一部分与其对应的导电线连接，另一部分露出于绝缘顶层和绝缘底层之间，便于该结构在大面积组网使用时结构与结构之间的连接。

更进一步地，所述第一导电线固定于绝缘底层上，所述第二导电线固定于绝缘顶层上，所述压力传感器夹持于第一导电线和第二导电线之间。其作用是空间隔离第一导电线和第二导电线，同时在第一导电线和第二导电线被挤压时压力传感器电信号发生变化。第一导电线固定于绝缘底层上，第二导电线固定于绝缘顶层上能够保证第一导电线和第二导电线分别紧贴在绝缘底层和绝缘顶层上。同时，在使用时，只要外接作用力作用在了绝缘顶层或绝缘底层并使绝缘顶层或绝缘底层发生变形后，绝缘顶层和绝缘底层就能够带动对应的导电线位置发生变化，进而使压力传感器的电信号发生变化。

进一步地，所述导电元件为导电连接件。导电连接件可以是可导电的带相同电阻值的导电磁铁，也可以是相同电阻值的电阻与其他具有任意相同较小电阻值的导电磁铁的串联，导电磁铁位置位于该结构外面，作用是与其他该模块的磁铁相互连接；或者是可导电的带相同电阻值的可以两两连接的连接卡扣，或是有相同电阻值的电阻和其他任意较小电阻值的可导电卡扣的串联，卡扣位于该结构的外面。导电磁铁和导电卡扣的设置既能够实现导电功能，辅助第一导电线和第二导电线分别与其他组网的该模块的第一导电线和第二导电线连接形成正常状态下互不相通的导电线网，又能够在实际使用该过程中，当多个该结构组合形成组网结构时方便拆卸和组合连接。能够大大提升该结构的使用适应性。进一步的，导电元件为有固定电阻值的导电磁铁或有固定电阻值的可活动的连接结构。进一步的是当每一个电元件的电阻值都是相同的固定值的时候，更方便计算当该结构内的第一导电线和第二道导电线连通时该结构与测量点的回路电阻。

更进一步地，第一导电线，压力传感器，第二导电线的按压定位结构，是要通过导电连接件来连接，组网，形成模块化组网结构来使用。

本实用新型的有益效果在于：该结构包括第一导电线、压力传感器和第二导电线，所述第一导电线和第二导电线的端点处均连接有导电元件，所述第一导电线与第二导电线通过压力传感器空间隔离，且第一导电线与第二导电线在受到挤压后压力传感器的两极板距离发生变化，进而电信号发生变化。其中第一导电线和第二导电线可以是普通的导电线，也可以是自带电阻值的其他导电线。导电元件包括但不限于电阻和电感，只要能够实现电信号传输即可。压力传感器可以为一个有弹性的支撑柱，支开第一导电线和第二导电线的；在第一导电线和第二导电线受到挤压时压力传感器电信号发生变化，并将变化的信号传导到第一导电线和第二导电线。在工作中，第一导电线和第二导电线都为单独的信号传输路线，第一导电线和第二导电线的每一个端点相连的导电元件的外端均可以作为电信号输入点和信号输出点，当多个该定位结构通过导电元件连接组成定位网络时，选定组网中的2个以上位置作为测量点，需要在测量点最近的位置选区导电元件的端点作为信号输入点和信号接收点，测量点必须包括所有的本结构组成模块化组网后，由第一导电线和第二导电线所组成的正常状态下互不连通的导电线网。正常状态下在信号输入点输入一个信号，在信号输出点会输出对应的正常信号，但是当第一导电线与第二导电线在受到挤压后压力传感器电信号发生变化，通过模块内线一和线二所组成的网络，将电信号变化传导到检测点，通过不同位置测量点的电压数值的比例来计算出是哪一个模块被触摸，并且通过数值计算出形变大小，从而计算出触摸力量的大小。在信号输入端输入一个信号，在信号输出点会输出一个变化信号，且挤压不同的已连接的结构时其信号差异有所不同，可以通过计算信号变化情况来定位挤压点的位置，通过2个以上测量点的分别测量，每个该结构被按压的时候都会得出一组两个数字的坐标系，从而实现定位功能，并通过增加多个信号输入端和多个信号输出点的设置，可以进一步保证定位的精度。该结构简单，定位精度高，便于大面积组合使用，且生产成本低、使用效果好、适应性好、便于广泛推广。且该结构可以通过排列并连接，组成面状阵列使用。该结构简单、模块化安装、安装简易、维修方便成本低、且不需要提前按机器人尺寸量身定制，只需要多个结构模块组网使用，就可实现定位功能，且只需要在任意位置设置2个测量点，就可以达到精准定位的目的，解决了其他模块化皮肤每个模块都有线束，大量线束占据大量空间的痛点。且可以通过设置多对输入点和输出点来进一步增加测量精度。该结构具有体积小、线少、测量精度高、制作成本低、便于安装维修、便于大面积使用的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中导电元件与绝缘顶层和绝缘底层结合的俯视结构示意图。

图3是本实用新型中绝缘底层、第一导电线和压力传感器结合的结构示意图。

图4是本实用新型中绝缘顶层、第二导电线和压力传感器结合的结构示意图。

图5是本实用新型第在应用时多个定位结构组合形成第一种组网结构的结构示意图。

图6是本实用新型第在应用时多个定位结构组合形成第二种组网结构的结构示意图。

图7是本实用新型第在应用时多个定位结构组合形成第三种组网结构的结构示意图。

图8是本实用新型第在应用时多个定位结构组合形成第四种组网结构的结构示意图。

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。

参见图1-4所示，本实用新型提供一种具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构，该结构包括第一导电线1、压力传感器2和第二导电线3，第一导电线1和第二导电线3的端点处均连接有导电元件4，压力传感器2的一侧极板与第一导电线1电连接，所述压力传感器2的另一侧极板与第二导电线3电连接，且第一导电线1和第二导电线3通过压力传感器2实现空间隔离。其中第一导电线1和第二导电线3可以是普通的导电线，也可以是其他导电线。导电元件4包括但不限于电阻和电感，只要能够实现电信号传输即可。压力传感器2可以是平板电容，也可以是类似手机触摸屏的电容结构，用于支开第一导电线和第二导电线的；总之只要能够实现空间隔离，并在第一导电线和第二导电线受到挤压时压力传感器电信号发生变化，并将变化的信号传导到第一导电线和第二导电线即可。在工作中，第一导电线和第二导电线都为单独的信号传输路线，第一导电线和第二导电线的每一个端点相连的导电元件的外端均可以作为电信号输入点和信号输出点，当多个该定位结构通过导电元件连接组成定位网络时，选定组网中的2个以上位置作为测量点，需要在测量点最近的位置选区导电元件的端点作为信号输入点和信号接收点，测量点必须包括所有的本结构组成模块化组网后的，由第一导电线和第二导电线所组成的正常状态下互不连通的导电线网。正常状态下在信号输入点输入一个信号，在信号输出点会输出对应的正常信号，但是当第一导电线与第二导电线在受到挤压后压力传感器电信号发生变化，在信号输入端输入一个信号，在信号输出点会输出一个变化信号，且挤压不同的已连接的结构时其信号差异有所不同，可以通过计算信号变化情况来定位挤压点的位置，通过2个以上测量点的分别测量，每个该结构被按压的时候都会得出一组两个数字的坐标系，从而实现定位功能，并通过增加多个信号输入端和多个信号输出点的设置，可以进一步保证定位的精度。该结构简单，定位精度高，便于大面积组合使用，且生产成本低、使用效果好、适应性好、便于广泛推广。且该结构可以通过排列并连接，组成面状阵列使用。该结构简单、模块化安装、安装简易、维修方便成本低、且不需要提前按机器人尺寸量身定制，只需要多个结构模块组网使用，就可实现定位功能，且只需要设置2个测量点，就可以达到精准定位的目的，解决了其他模块化皮肤每个模块都有线束，大量线束占据大量空间的痛点。且可以通过设置多对输入点和输出点来进一步增加测量精度。该结构具有体积小、线少、测量精度高、制作成本低、便于安装维修、便于大面积使用的优点。

在本实施例中，该结构还包括绝缘顶层5和绝缘底层6，第一导电线1、压力传感器2和第二导电线3夹持于绝缘顶层5和绝缘底层6之间。在该结构的大面积组网使用时，每个结构还可以包括绝缘顶层5和绝缘底层6，绝缘顶层5和绝缘底层6主要起到构建一个容纳空间的作用。本实用新型的结构方便批量生产，便于储存和拼接，且其绝缘作用能够便于增加其他功能层，从而拓展本结构的功能。同时所有导电元件4也位于绝缘顶层5和绝缘底层6之间，且所有导电元件均匀分布在绝缘顶层5和绝缘底层6的边缘处，并优选的，每个导电元件4的一部分与其对应的导电线连接，另一部分露出于绝缘顶层5和绝缘底层6之间，便于该结构在大面积组网使用时结构与结构之间的连接。

在本实施例中，第一导电线1固定于绝缘底层5上，第二导电线3固定于绝缘顶层6上，压力传感器2夹持于第一导电线1和第二导电线3之间。第一导电线1固定于绝缘底层5上，第二导电线3固定于绝缘顶层6上能够保证第一导电线1和第二导电线3分别紧贴在绝缘底层5和绝缘顶层6上。同时，在使用时，只要外接作用力作用在了绝缘顶层5或绝缘底层6并使绝缘顶层5或绝缘底层6发生变形后，绝缘顶层5和绝缘底层6就能够带动对应的导电线位置发生变化，进而使压力传感器的电信号发生变化。

在本实施例中，导电元件4为导电连接件。导电连接件的设置既能够实现导电功能，辅助第一导电线1和第二导电线3实现信息传导和定位功能，又能够在实际使用该过程中，多个结构组合形成组网结构时方便拆卸和组合连接。能够大大提升该结构的使用适应性。

以上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 (6)

1.一种具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构，其特征在于该结构包括第一导电线、压力传感器和第二导电线，所述第一导电线和第二导电线的端点处均连接有导电元件，所述压力传感器的一侧极板与第一导电线电连接，所述压力传感器的另一侧极板与第二导电线电连接，且第一导电线和第二导电线通过压力传感器实现空间隔离。

2.根据权利要求1所述的具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构，其特征在于所述压力传感器为压阻式压力传感器。

3.根据权利要求1所述的具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构，其特征在于该结构还包括绝缘顶层和绝缘底层，所述第一导电线、压力传感器和第二导电线夹持于绝缘顶层和绝缘底层之间。

4.根据权利要求2所述的具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构，其特征在于所述第一导电线固定于绝缘底层上，所述第二导电线固定于绝缘顶层上，所述压力传感器夹持于第一导电线和第二导电线之间。

5.根据权利要求1所述的具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构，其特征在于所述导电元件为导电连接件。

6.根据权利要求5所述的具有精准位置捕捉功能的压力传感器式定位结构，其特征在于多个该定位结构通过导电连接件相互连接，形成模块化组网。

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