[发明专利]水下机器人热觉传感器系统

说明书

本发明涉及的水下机器人热觉传感器系统属于智能机器人技术领域，用于识别机器人手触摸物体的材质，特别适用于机器人的水下作业，探察水下物体的材质，以便打捞物体。

现有的热觉传感器，一般不适于水下使用。例如，中国专利CN90103382.0《机器人的热觉及其控制》提出了一种方案，模拟人体内循环流动的血液趋于保持人体稳定地高于环境某一特定温度，当人手接触不同导热物体时，由于导热不同，人手温降也不同。利用这一原理，测量机器人机械手的温降，用以判定抓取的是什么材质物体。该方案是在机械手内装热觉敏感头，机械手包括两个可开闭的手爪，其开闭由计算机控制，计算机通过接口、手爪马达控制单元，控制手爪马达运转，手爪马达通过两平行连杆带动两手爪开闭，计算机上装有相应的工作软件，进行所需的全部计算工作，热觉敏感头、热觉敏感头加热单元、信号检测单元以及电缆组成热觉传感器、信号检测电路由电桥、前置放大器和限幅器组成，敏感头的热敏电阻作为电桥电路一个测量臂。

这种方案在工作时需要预热，热觉传感器系统在整个工作过程中一直在通电，在信号检测电路中采用一个热觉敏感头的热觉传感器，受周围环境温度变化影响严重，同一材质重复测试时一致性差，如果将这种热觉传感器应用于水下机器人，克服不了水流动引起的温度下降不规则性和热间隙电阻变化的影响，容易造成机器人误判材质，这种热觉传感器适于在空气环境中使用，不适合在水中使用。

本发明的目的是提出一种能在水下应用的机器人热觉传感器系统，使水下机器人能够识别水环境中的材料种类，例如塑料、钢  和陶瓷等十多种材质的物体。

实现本发明的水下机器人热觉传感器系统的方案是在现有技术的基础上选用工业铂电阻作热觉敏感头的热敏电阻元件，将钻电阻封装在热觉敏感头上，外层涂有防水层，作业时使用两个这样的热觉敏感头，一个装在机器人手爪上，在该手爪上设有工作触发开关，使该传感器在工作时才接通检测电路电源，另一个悬在机器人作业环境中，或者装在机器人手爪上的不接触被测物体的位置(例如手背)，将这两个热觉敏感头上的热敏电阻作为检测电桥的两个工作臂，再利用计算机等处理装置对信号进行处理，即可判别机器人手中触摸到的物体是什么材质。

实现本发明的水下机器人热觉传感器系统方案的优点是省掉了热敏元件的加热电路，两个热觉敏感头上的热敏电阻工作时直接接在检测电桥电路中，工作时两个热觉敏感头上的热敏电阻处于相同的水流环境中，受水流环境的作用是一样的，因此克服了环境变化带来的影响，机器人在水下探察作业时，能准确判别出所触摸到的物体的材质，误判率低。

下面结合附图和实施例对本发明的水下机器人热觉传感器系统作进一步详细地描述。

图1水下机器人热觉传感器系统传感器配置及工作原理图

图2水下机器人热觉传感器系统电桥检测电路图

本发明的水下机器人热觉传感器系统的第一个实施例如图1所示，它包括有机器人的两个手爪瓣(1)和(2)、手爪马达、手爪马达控制器、手爪马达控制器接口、XYZ马达、XYZ马达控制器、XYZ马达控制器接口、信号检测电路、A/D变换器、计算机以及连接电缆，两手爪瓣(1)和(2)的运动通过平行连杆(5)受手爪马达的带动，信号检测电路为电桥式电压信号检测电路，两个手爪瓣(1)和(2)、手爪马达、手爪马达控制器、手爪马达控制器接口、XYZ马达、XYZ马达控制器、XYZ马达控制器接口、以及信号检测电路等都由计算机控制，计算机上装有相应的工作软件，进行所需的全部计算工作。如果机器人只用于识别物体，无抓取物体使命，其手瓣可只有一个。

本发明的水下机器人热觉传感器系统的特征在于：