[发明专利]一种可检测滑触觉力的柔性触觉传感器

权利要求书

1.一种可检测滑触觉力的柔性触觉传感器，包括传感器基座（10）、滑觉传感机构（20）和触觉传感机构（30），其特征在于，所述传感器基座（10）中部设置有第一安装槽（11），所述滑觉传感机构（20）设置在所述第一安装槽（11）上，所述滑觉传感机构（20）包括绝缘基座（21）、金属球（23）、感应电极（24）和柔性垫（25），所述绝缘基座（21）连接在所述第一安装槽（11）内，所述金属球（23）滚动连接在所述绝缘基座（21）上，所述金属球（23）表面设置有绝缘层，所述绝缘层将所述金属球（23）表面形成均匀分布的导电区和不导电区，所述导电区和不导电区呈经纬线式分布，所述感应电极（24）设置在所述绝缘基座（21）内，所述感应电极（24）设置有多组，所述感应电极（24）与所述金属球（23）表面滑动贴合，所述金属球（23）一端高于所述绝缘基座（21）表面，所述柔性垫（25）设置在所述绝缘基座（21）靠近所述金属球（23）的一端，所述柔性垫（25）上设置有与所述金属球（23）相配合的避让孔，所述柔性垫（25）自然高度高于所述金属球（23）突出所述绝缘基座（21）表面的高度；

所述触觉传感机构（30）包括支撑基体（31）、下电极层（32）、纳米纤维层（34）、上电极层（35）、触觉触头（36）和柔性护垫（37），所述支撑基体（31）固定安装在所述传感器基座（10）前端，所述支撑基体（31）呈半椭球形，所述下电极层（32）连接在所述支撑基体（31）椭球外周，所述纳米纤维层（34）连接在所述下电极层（32）外周，所述上电极层（35）连接在所述纳米纤维层（34）外周，所述触觉触头（36）连接在所述上电极层（35）外周，所述触觉触头（36）外周与所述柔性护垫（37）相连；

所述绝缘基座（21）远离所述金属球（23）的一端设置有若干组连接孔（22），所述第一安装槽（11）槽底固定安装有若干组与所述连接孔（22）滑动配合的连接杆（40），所述连接杆（40）远离所述第一安装槽（11）槽底的一端滑动连接在所述连接孔（22）内，所述连接杆（40）外周套设有弹簧（50），所述弹簧（50）一端与所述第一安装槽（11）槽底相连，所述弹簧（50）另一端与所述绝缘基座（21）相连；

所述传感器基座（10）上设置有第二安装槽（12），所述第二安装槽（12）位于所述第一安装槽（11）下方，所述第二安装槽（12）槽底安装有驱动缸（60），所述驱动缸（60）上连接有驱动伸缩杆（70），所述驱动伸缩杆（70）远离所述驱动缸（60）的一端连接有压紧板（80），所述压紧板（80）滑动设置在所述第二安装槽（12）内；

所述驱动缸（60）与外部驱动机构相连，根据驱动机构的种类选用液压油缸、气缸或电动伸缩缸中的任意一种；

所述压紧板（80）靠近所述驱动伸缩杆（70）的一侧端面均设置有倒角，所述压紧板（80）远离所述驱动伸缩杆（70）的一端连接有防护垫（90）；

所述防护垫（90）粘结在所述压紧板（80）上，所述防护垫（90）为柔性软垫，所述防护垫（90）远离所述压紧板（80）的一端表面均匀设置有若干组防滑凸起（91）；

所述下电极层（32）表面设置有电极条（33），所述电极条（33）呈螺旋结构均匀分布在所述下电极层（32）表面；

该种触觉传感器的使用方法，具体步骤为：

步骤一：将传感器基座（10）固定安装在机器人或其他机构上，通过传感器基座（10）前端设置的触觉传感机构（30）判断是否接触到外界物体或测量被接触物体，当触觉触头（36）与物体接触时，触觉触头（36）受压带动纳米纤维层（34）压缩，使纳米纤维层（34）与电极接触导通导电；

步骤二：滑觉传感机构（20）用于在夹持物品时判断和测量抓握或搬运物体时物体所产生的滑移，金属球（23）与物体接触，并在物体产生滑移时带动金属球（23）滚动，金属球（23）表面设置的呈经纬线式分布的导电区和不导电区，金属球（23）发生滚动时，导电区和不导电区交替接触电极,从而产生通断信号,通过电流传感器对通断信号的计数和判断可测出滑移的大小和方向；

步骤三：金属球（23）在对物品进行夹持时，柔性垫（25）优先与物品接触，随后通过金属球（23）对物品进行夹紧；

步骤四：滑觉传感机构（20）检测到物品滑移的大小超过预设值时，通过启动驱动缸（60）工作带动驱动伸缩杆（70）伸长，从而带动压紧板（80）向外移动对物品进行夹紧，压紧板（80）上设置的防护垫（90）对物品夹持起到保护作用，防护垫（90）上设置的防滑凸起（91）提高夹持稳定性。