[实用新型]具有填充电流变流体泡沫垫的机器人触觉传感器

说明书

本实用新型属于一种机器人触觉传感器，特别涉及一种具有填充电流变流体泡沫垫的机器人触觉传感器。

触觉传感器是机器人实现高度智能化的关键感知元件，各国都在争相研究与开发。1989年G.L.Kenaley和M.R.Cutkosky在IEEE International Coference onRobotics and Automation论文集132～137页中公开了一种在皮肤下面填充电流变流体的触觉传感器。该传感器是利用电流变流体特征与电容效应来获得触觉感觉。它的主要缺点是电流变流体本身易沉淀，从而使其触觉感觉的灵敏度较低，此外传感器的分辨率也很低。1987年R.A.Russell在IEEE International Coference on Robotics and Automation论文集1645～1648页中公开了一种在皮肤下填充导电液体的触觉传感器。它利用传感器与物体相接触时皮肤的高度发生变化，则传感器单元电极之间电阻成比例地发生变化而识别物体的形状。它的主要缺点是作为机器人手指指端不能实现硬抓握。

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种具有填充电流变流体泡沫垫的机器人触觉传感器。

本实用新型的目的可通过以下措施来实现：

具有填充电流变流体泡沫垫的机器人触觉传感器的结构是，在有导线穿孔(1)的绝缘底板(2)上固装着其上有列电极(3)的印刷电路板(4)，在每列电极上通过穿孔(1)引出导线(5)，底板(2)上通过压板(6)固装着具有行间平行导电栅极(8)的皮肤(7)，从栅极(8)上引出导线(9)，皮肤与印刷电路板之间的空腔内封装着填充有电流变流体的泡沫垫(10)。

触觉传感器的皮肤是具有行间平行导电栅极的弹性薄膜，电流变流体采用具有高屈服应力的电流变流体。

本实用新型与现有技术相比有如下优点：

本实用新型采用了将具有高屈服应力的电流变流体填充在泡沫垫中，并封装在皮肤与印刷电路板之间的空腔内，从而从整体上防止了流体自身的沉淀，还提高了触觉传感器表面皮肤的复位速度；弹性薄膜皮肤柔顺性好；填充电流变流体的泡沫垫在电场的作用下，与物体接触后易于变形，根据其形成电容信号的变化，使其易于识别物体表面形状，从而抓握准确；电流变流体在高压电场的作用下，具有由牛顿流体转变成宾合姆流体的塑变性能，使机器人具有类人肌肉绷紧与松驰效果的柔顺指端，从而可实现对物体的软、硬抓握。

附图的图面说明如下：

图1是本实用新型机器人触觉传感器的结构示意图；

图2是本实用新型机器人触觉传感器的俯视图；

图3是本实用新型机器人触觉传感器外接检测电路原理图。

下面结合附图对本实用新型实施例作进一步详述：

具有填充电流变流体泡沫垫的机器人触觉传感器的结构是，在有导线穿孔(1)的绝缘底板(2)上固装着其上有5列电极(3)的印刷电路板(4)，在每列电极上通过穿孔(1)引出导线(5)，底板(2)上通过压板(6)固装着具有5行平行导电栅极(8)的弹性薄模皮肤(7)，从每行栅极(8)上引出导线(9)，皮肤与印刷电路板之间的空腔内封装着填充有高屈服应力电流变流体的泡沫垫(10)。

使用时，将传感器连接在如图2的检测电路中C₁处。当开关k₁、k₂关闭时，传感器皮肤在外界物体作用下，皮肤的高度发生变化，列电极与栅极之间形成的电容亦发生变化，变化的电容信号经放大、检波、滤波后输出，通过输出的信号来识别物体的表面形状。而后开启K₁、K₂，关闭K₃、K₄，在传感器上未加电场时，机器人手指指端呈现类人肌肉松驰效果，此时是对物体的软抓握；在传感器上施加KV/mm级高压电场后，电流变流体中的固体微粒极化成链状分布，它与泡沫纤维的合成作用使皮肤下的泡沫垫硬化，从而使机器人手指指端产生一个类人肌肉绷紧的效果，以实现对物体的硬抓握。