[发明专利]一种主动式仿生触须传感器及其应用系统

说明书

本发明涉及一种主动式仿生触须传感器及其应用系统。该主动式仿生触须传感器包括：触须机构和电磁生成机构；所述触须机构包括：触须单元、球接触副和线圈单元；所述触须单元的一端固定在所述球接触副上；所述线圈单元安装在所述球接触副上；所述电磁生成机构包括：自粘线圈和自粘线圈安装座；所述自粘线圈设置在所述自粘线圈安装座中；所述触须单元的另一端距所述自粘线圈设定距离；在所述自粘线圈中加载指定大小的电流后配合所述球接触副和所述线圈单元实现所述触须单元的摆动，以解决现有传统触须传感器在触须进行运动检测过程中存在的不精确、触须定位困难等问题。

技术领域

本发明涉及触须传感器领域，特别是涉及一种主动式仿生触须传感器及其 应用系统。

背景技术

触须传感器是通过模仿老鼠、海狮等动物的触须工作原理。传统的触须传 感器通过其不同的工作原理来实现触须运动位置的检测，进而实现其传感器所 需的各种功能。触须传感器在工作原理上可以分为电阻式、电容式、电磁式、 压电式(PZT)、光电式(Positionsensitive detector,PSD)以及纳米摩擦发电机 (TENG)的方式。传统的电阻式触须传感器通过触须弯曲运动引发阻值的变 化，进而对触须的运动位置进行定位，但主动式的检测应用的较少，存在着复 杂的电路设计，限制了传感器的检测能力与应用；电容式的传感器多是利用触 须受力变形时改变电容参数来检测触须的运动轨迹，电容的工作原理导致其产生信号的稳定性较在触须运动检测上更加容易受周围环境的影响；电磁式触须 传感器可以实现较好信号的输出，通过磁场的变化来检测触须的运动，目前并 没有主动式的检测方法，PZT式触须传感器借助压电效应来检测触须的变形， 可以进行主动式检测，但是该方法适用于小的变形和轨迹较小的触须运动，在 进行大轨迹运动式很难应用；基于PSD的触须传感器目前研究大多是采集psd 信号来判断触须的变形情况，多用于被动的检测物体的轮廓；TENG方式的触 须传感器通过材料中电荷的重分布情况，形成电信号的输出来定位触须的运动 情况，此种传感器由于检测过程极易受到周围环境中电荷分布的影响(例如， 人体中的静电)，难以推广应用。

现有的触须传感器的触须运动确定方法大都是应用在被动式触须变形上， 在触须主动运动上的应用很少，能应用在主动式触须运动上的检测方法有着输 出信号不稳定，检测过程实时性差，零敏度低的缺陷，因此亟需提供一种具稳 定性高、可靠性高和精确性高等特点的新的主动式触须传感器。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种具稳定性高、可靠性 高和精确性高等特点的主动式仿生触须传感器及其应用系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种主动式仿生触须传感器，包括：触须机构和电磁生成机构；

所述触须机构包括：触须单元、球接触副和线圈单元；所述触须单元的一 端固定在所述球接触副上；所述线圈单元安装在所述球接触副上；

所述电磁生成机构包括：自粘线圈和自粘线圈安装座；所述自粘线圈设置 在所述自粘线圈安装座中；所述触须单元的另一端距所述自粘线圈设定距离； 在所述自粘线圈中加载指定大小的电流后配合所述球接触副和所述线圈单元 实现所述触须单元的摆动。

优选地，所述触须机构包括：触须和磁铁；所述触须的一端安装在所述球 接触副上；所述磁铁安装在所述触须的另一端。

优选地，所述球接触副包括：球轴承座和球轴承；

所述球轴承置于所述球轴承座中；所述球轴承开设有中心通孔；所述触须 的一端穿过所述中心通孔进行固定。

优选地，所述线圈单元包括：球外线圈和亥姆霍兹线圈；

所述球外线圈的一端与所述球轴承座连接；所述球外线圈的另一端嵌入所 述球轴承，且所述球外线圈的水平延长线与所述球轴承的中心通孔垂直；所述 亥姆霍兹线圈以所述球外线圈为中心对称设置在所述球轴承座上。