[发明专利]微小型光电式仿生触觉传感器及触觉感知方法

说明书

本发明涉及传感器领域，提供一种微小型光电式仿生触觉传感器及触觉感知方法。触觉感知方法包括：感知部件感知外界的接触，并在接收到外界的接触后发生偏转；通过与感知部件连接的弹性部件带动反光部件发生偏转，反光部件用于将发光部件发出的光线反射至若干个感光部件；基于若干个感光部件接收到的光线强度，确定感光部件之间的光强差；基于光强差确定感知部件的偏转情况，感知部件的偏转情况可以用于表征外界的接触的方向和强度。用以解决现有触觉传感器集成度低、功能单一、易受环境干扰，且无法同时实现接触感知与近距离感知的难题，提高了抗干扰能力与检测精度。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种微小型光电式仿生触觉传感器及触觉感知方法。

背景技术

触须传感器是一种仿生学技术，模仿了动物触须的感知和反应机制，用于检测物体的形状、质地等信息，也可以对外力进行感知。触须传感器具有高灵敏度、高分辨率、高鲁棒性和低功耗等优点，被广泛应用于机器人、自主导航系统、医疗设备等领域。其中，触须传感器可以作为视觉、听觉等其它感知模式的补充，为机器人提供额外的信息。

其中，现有的PSD光电式传感器是一种将光电转换原理应用于传感器中的设备，光电式触须传感器是一种利用光电转换原理测量外界物体偏移的传感器。当触须接触到外界物体时，遮光片的偏移会导致PSD感应面上透色光点的移动，从而导致PSD输出电流的变化，经过处理就可以得到偏转位移信息。

但是现有触觉传感器存在集成度低、功能单一、易受环境干扰等问题，且无法同时实现接触感知与近距离感知。

发明内容

本发明提供一种微小型光电式仿生触觉传感器及触觉感知方法，用以解决现有触觉传感器集成度低、功能单一、易受环境干扰，且无法同时实现接触感知与近距离感知的难题，提高了抗干扰能力与检测精度。

根据本发明提供的触觉感知方法，包括：

感知部件感知外界的接触，并在接收到外界的接触后发生偏转；

通过与感知部件连接的弹性部件带动反光部件发生偏转，反光部件用于将发光部件发出的光线反射至若干个感光部件；

基于若干个感光部件接收到的光线，确定感光部件之间的光强差；

基于光强差确定感知部件的偏转情况，感知部件的偏转情况可以用于表征外界的接触的方向和强度。

根据本发明提供的触觉感知方法，若干个感光部件成组设置，每个感光部件组至少包括两个感光部件，每个感光部件组内的两个感光部件基于发光部件对称设置，基于若干个感光部件接收到的光线的强度，确定感光部件之间的光强差，包括：

对于每个感光部件组，基于感光部件组内的两个感光部件接收到的光线确定光强差。

根据本发明提供的触觉感知方法，基于光强差确定感知部件的偏转情况，包括：

将光强差转化为电压差信号；

基于电压差信号确定感知部件在若干个方位上的若干个偏转角，偏转角对应的方位与感光部件组对应的方位一致；

基于若干个偏转角确定感知部件的偏转情况。

根据本发明提供的触觉感知方法，基于电压差信号确定感知部件在若干个方位上的若干个偏转角，包括：

基于预先确定的电压差信号与偏转角的对应关系进行线性拟合，确定感知部件的若干个偏转角。

根据本发明提供的触觉感知方法，基于若干个偏转角确定激励部件的偏转情况，包括：

基于俯仰角、方位角、坐标轴旋转表示法以及若干个偏转角，确定感知部件的偏转角度和方位角度。