[实用新型]温度触觉传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种温度触觉传感装置，可应用于测试接触物体的热特性，涉及触觉传感器领域与温度传感器领域。该温度传感装置可分辨物体的热特性，适用于机器人手指，空间探测，医疗等多个领域。

背景技术

触觉是机器人实现与环境直接作用的必需媒介，是机器人获取环境信息的一种仅次于视觉的重要知觉形式。与视觉不同，触觉本身有很强的敏感能力可直接测量对象和环境的多种性质特征。可以实现有些视觉无法实现的功能，因此触觉不仅仅只是视觉的一种补充。与机器人视觉传感技术的广泛应用相比，机器人的触觉传感技术仍然处于发展的初级阶段，特别是触觉识别方法。由于触觉传感器的多样性及机器人手爪功能的局限性，至今没有自身特点的理论和方法。

目前触觉传感器的研究内容主要是力触觉传感器，光学触觉传感器的方向，对于温度触觉传感器的研究相对较少。而触觉传感器的研究主要局限于机器人触觉的应用上。

温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类：一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器。接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡。这种测温方法精度比较高，并可测量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。常用的是辐射热交换原理。此种测稳方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测量温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。

温度特性识别在很多领域都有应用，例如机器人手指，材质识别，空间探测等。以材质识别为例，材质识别可以依赖于红外探测，超声波探测，红外探测和超声波探测，虽然准确度高，但不确定性易受人体温度和外界温度的干扰影响。温度触觉传感器相对于这些识别，更经济适用，便捷方便，其应用于机器人手指目的在于更真实模拟人的手指的触觉辨别能力。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种结构简单、测试过程便于操作的通过接触识别测试对象热特性、反映速度快、识别精度高的温度触觉传感装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种温度触觉传感装置，包括温度传感器，包括第一绝缘板、第二绝缘板以及设置在第一绝缘板与第二绝缘板之间的温度传感器、加热器以及一绝缘基板，所述的绝缘基板设置在所述的温度传感器与加热器之间。

所述的加热器、绝缘基板以及温度传感器采用上中下三层结构，所述的加热器与温度传感器水平布置在绝缘基板的上下两侧，且所述的加热器与所述的第一绝缘板连接，所述的温度传感器与所述的第二绝缘板连接。

所述的加热器、绝缘基板以及温度传感器设置在同一层上，且所述的加热器与温度传感器水平布置在绝缘基板的左右两侧。

所述的温度传感器包含嵌入的温度传感金属线圈，所述的金属线圈采用半径递减的半圆螺旋的环绕方式或边长递减的等腰直角三角形螺旋的环绕方式。

所述的加热器包含嵌入的金属加热丝，所述的金属加热丝采用半径递减的半圆螺旋的环绕方式或边长递减的等腰直角三角形螺旋的环绕方式。

本实用新型温度传感装置，包括温度传感器部分、加热器部分以及基板三部分组成：

温度传感器部分。温度传感器部分由绝缘薄板和嵌入其中的温度传感金属线圈组成。金属线圈可采用半径递减的半圆螺旋线缠绕方式、边长递减的等腰直角三角形螺旋缠绕方式，在加工工艺和固定薄板面积的限制条件内，使线圈长度最大，以增大电阻值和接触导热面积，金属线圈的两个端点外接调理电路构成测试电路，传感器的最外层是一层薄绝缘层。传感器部分用于接触被测对象表面，通过测试金属线圈的电阻值变化，模拟出电阻值变化曲线从而识别被测对象热特性，这些热特性包括热扩散系数，导热系数，比热容等。

加热器部分。加热器部分由绝缘薄板和嵌入其中的金属加热丝组成。金属加热丝可采用半径递减的半圆螺旋线缠绕方式、边长递减的等腰直角三角形螺旋缠绕方式，在加工工艺和固定薄板面积的限制条件内，使线圈长度最大，以增大电阻值和接触导热面积，金属加热丝的两个端点外接加热电源，加热器的最外层是一层薄绝缘层。加热器部分用于加热整个温度传感器，外接加热电路使金属线圈两端通入电流，使金属线圈发热，目的是保持整个温度传感器装置为恒温，该恒温的温度值可以随着不同的测试对象进行调控。其以保持整个传感装置为恒温状态的目的的加热功能，可以使整个装置模拟人的手指接触物体时的恒温状态，体现传感器装置的触觉功能。