[发明专利]多弯曲传感器

说明书

多弯曲传感器能以能够减轻误差传播的方式来提供关于传感器弯曲数据的信息。参考条带和滑动条带通过间隔件彼此分开。电极位于参考条带和滑动条带上。多弯曲传感器的弯曲将被反映在滑动条带相对于参考条带的移位和从电极获得的测量中。

本申请要求于2018年10月22日提交的美国临时申请第62/748,984号的权益，该临时申请的内容通过引用并入本文。本申请包括受著作权保护的材料。著作权所有者不反对任何人对本专利公开进行影印，就像它出现在专利和商标局文件或记录中，但在别的方面保留所有著作权。

技术领域

所公开的装置和方法涉及感测领域，并且具体地涉及使用传感器提供定位的准确确定。

背景技术

过去，已经采用感测手套来检测手势。一个示例是在美国专利序列号第5,097,252号中提出的数据手套(Dataglove)，该数据手套采用沿着手指的光学弯曲传感器来检测手指位置。任天堂的力量手套(Power Glove)使用了类似设计，但具有电阻式弯曲传感器。在这两种情况下，弯曲传感器都不是非常敏感，仅为每个弯曲传感器提供整体弯曲的单个测量。

弯曲传感器用于除了手指和手部感测之外的应用中。通常采用弯曲传感器以更一般地理解人类运动。另外，弯曲传感器用于机器人、感测结构中的变形和太空服监测。

为了更好地理解具有多个关节的系统的位置，一些系统已经在每个关节或在每个铰接点处使用弯曲传感器。这种方法具有限制其实用性的挑战。例如，弯曲传感器必须针对关节之间的间隔进行定制装配。由于人的尺寸变化，因此就跟踪人类运动而言，对间距的配合的需要可能是有问题的。

另外，存在来自关节测量的级联误差问题。例如，手指的每个连续区段的角度可被确定为对该区段的关节角度之和。因此，对于先前关节中的每个关节采取的角度测量中的任何误差会累积。这就是为什么机器人臂使用极其高精度的角编码器来找到适度精确的位置。不幸的是，廉价的弯曲传感器具有差的角度精度，使得它们不足以用于理解级联关节误差的影响。

系统已经尝试通过使用相机和其他感测技术以直接测量手指位置来克服该缺点。基于相机的技术受到找到好的视点(从该视点观察正在发生什么)的困难的挑战。其他位置传感器系统可能体积庞大和/或昂贵。可以使用惯性跟踪，但惯性跟踪具有严重的漂移问题。

另外，存在允许沿着光纤束的长度测量弯曲并且能够恢复特定几何形状的详细形状的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating)传感器。这些传感器难以制造并且需要大量的、庞大的仪器和复杂的校准。此外，对于大多数应用，它们是昂贵且不切实际的。

因此，需要用于通过使用传感器来准确地确定弯曲的改进的方法和装置。

附图说明

从以下对附图中所示的各实施例的更为具体的描述中，本公开的前述的及其他目标、特征、和优点将变得显而易见，在附图中，附图标记贯穿各个视图指代相同部分。附图不一定按比例绘制，而是着重于图示所公开的实施例的原理。

图1示出了传感器条带的俯视图。

图2示出了传感器条带的仰视图。

图3是滑动和参考传感器条带的示意图。

图4是示出围绕间隔件缠绕的参考条带的示图。

图5是围绕间隔件缠绕的参考条带的另一示图。

图6是由滑动条带和参考条带形成的传感器条带的另一视图。

图7是示出区段的计算的示图。

图8是示出针对曲线使用线性段分析的示图。

图9是示出线性段分析中的角度的确定的示图。

图10是示出间隔开的电极的示图。