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专利号: 2020101044638
申请人: 安徽建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

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。