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一種仿生機械手的指端傳感器及傳感方法與流程

文檔序號:37127373發布日期:2024-02-22 21:41閱讀:33來源:國知局
一種仿生機械手的指端傳感器及傳感方法與流程

本發明涉及傳感器的,尤其涉及的是一種仿生機械手的指端傳感器及傳感方法。


背景技術:

1、仿生機械手臂是機器人技術與生物力學相結合的產物,仿生機械手臂的使用,極大的解放了生產過程中的人力資源也提高了效率。

2、人類的生產工作過程是一個不斷感知的過程,通過末端神經感受外部環境,如溫度、濕度、粗糙平整度、握力大小等的感知。在不同的環境下機體會做出不同的操作。要實現仿生手進行類人操作,需要對仿生手實現末端傳感,即對環境進行直接的感受與反饋。

3、現階段的仿生手只能模仿人類部分屈指抓取部分行為動作,對于環境發生變化時,如溫濕度、粗糙度以及壓力變化,機體無法獲得感知,進而作出類人操作,由于其嵌入的傳感器傳感信息較為單一,每次反饋信號的類型只有一種或者兩種,因此將不同類型傳感器進行集成以實現復雜信號的傳感,集成度低,過程也較為繁瑣。

4、因此,現有技術還有待改進和發展。


技術實現思路

1、本發明要解決的技術問題在于,針對現有技術的上述缺陷,提供一種仿生機械手的指端傳感器及傳感方法,旨在解決現有的傳感器存在傳感信息單一以及集成度低的問題。

2、第一方面,本申請提供一種仿生機械手的指端傳感器,采用如下的技術方案:

3、一種仿生機械手的指端傳感器,安裝在仿生假手或者仿生機械手的末端,包括:

4、殼體、控制板以及傳感模塊,

5、所述傳感模塊與所述控制板電連接,用于感知外部信號并將外部信號轉換為電信號傳輸至控制板,所述傳感模塊與所述控制板均安裝在所述殼體內;

6、所述傳感模塊包括第一傳感層與第二傳感層,所述第一傳感層疊放于所述第二傳感層之上,所述第一傳感層靠近接觸面,所述第一傳感層用于感知溫度和粗糙度;所述第二傳感層用于感知力度。

7、進一步地,所述第一傳感層包括熱傳感薄膜以及第一壓電薄膜,所述第一壓電薄膜位于所述熱傳感薄膜的一側,所述熱傳感薄膜與所述第一壓電薄膜在同一平面內交叉放置;所述第一壓電薄膜用于感知粗糙度,所述熱傳感薄膜用于感知溫度。

8、進一步地,所述第二傳感層包括第二壓電薄膜,所述第二壓電薄膜位于所述熱傳感薄膜以及所述第一壓電薄膜的內層,所述第二壓電薄膜用于感知力度。

9、進一步地,所述第一壓電薄膜的壓電常數值大于所述第二壓電薄膜的壓電常數值。

10、進一步地,所述熱傳感薄膜采用平面式柔性熱傳感薄膜。

11、進一步地,所述熱傳感薄膜兩側設有第一電極和第二電極,所述第一壓電薄膜兩側設有第三電極和第四電極,所述第二壓電薄膜兩側設有第五電極和第六電極;所述熱傳感薄膜通過第一電極和第二電極將感知信號傳輸至控制板;所述第一壓電薄膜通過第三電極和第四電極將感知信號傳輸至控制板;所述第二壓電薄膜通過第五電極和第六電極將感知信號傳輸至控制板。

12、進一步地,所述熱傳感薄膜、所述第一壓電薄膜以及所述第二壓電薄膜均與所述控制板電連接,所述控制板用于提供參考電壓源和測試電阻,所述參考電壓源、所述測試電阻與所述第一壓電薄膜、所述第二壓電薄膜以及所述熱傳感薄膜構成測試回路。

13、進一步地,所述熱傳感薄膜、所述第一壓電薄膜以及所述第二壓電薄膜的測試范圍可以根據使用場景進行調整,所述測試電阻為可調電阻。

14、進一步地,所述第一壓電薄膜和所述第二壓電薄膜采用聚氟偏乙烯材料,用于將薄膜形變轉換為電信號,且電信號大小與形變程度成正比例。

15、第二方面,本申請還提供一種仿生機械手的指端傳感器的傳感方法,采用如下的技術方案:

16、一種仿生機械手的指端傳感器的傳感方法,應用于如上所述的仿生機械手的指端傳感器中,所述方法包括:

17、通過傳感模塊采集第一感知信號、第二感知信號與第三感知信號,并傳遞至控制板;其中,所述第一感知信號、所述第二感知信號以及所述第三感知信號分別用于指示物體的溫度、粗糙度以及力度;

18、控制板根據第一感知信號、第二感知信號以及第三感知信號進行數據分析得到外部信號與物體的溫度、粗糙度以及力度之間的關系。

19、本發明的有益效果:本申請中的傳感模塊通過采用第一傳感層和第二傳感層兩層傳感層,來實現傳感信號的多樣化以及集成度的提高。具體地,第一傳感層用于感知粗糙度和溫度;第二傳感層用于感知力度。因此,兩層傳感層能夠實現對粗糙度、溫度以及力度的感知,同時實現具有溫度感知、平整度感知以及壓力感知的高集成度指端傳感器,從而使仿生機械手能更精確地做出類人行為。



技術特征:

1.一種仿生機械手的指端傳感器,安裝在仿生假手或者仿生機械手的末端,其特征在于,包括:

2.根據權利要求1所述的仿生機械手的指端傳感器,其特征在于,所述第一傳感層包括熱傳感薄膜以及第一壓電薄膜,所述第一壓電薄膜位于所述熱傳感薄膜的一側,所述熱傳感薄膜與所述第一壓電薄膜在同一平面內交叉放置;所述第一壓電薄膜用于感知粗糙度,所述熱傳感薄膜用于感知溫度。

3.根據權利要求2所述的仿生機械手的指端傳感器,其特征在于,所述第二傳感層包括第二壓電薄膜,所述第二壓電薄膜位于所述熱傳感薄膜以及所述第一壓電薄膜的內層,所述第二壓電薄膜用于感知力度。

4.根據權利要求3所述的仿生機械手的指端傳感器,其特征在于,所述第一壓電薄膜的壓電常數值大于所述第二壓電薄膜的壓電常數值。

5.根據權利要求2所述的仿生機械手的指端傳感器,其特征在于,所述熱傳感薄膜采用平面式柔性熱傳感薄膜。

6.根據權利要求3所述的仿生機械手的指端傳感器,其特征在于,所述熱傳感薄膜兩側設有第一電極和第二電極,所述第一壓電薄膜兩側設有第三電極和第四電極,所述第二壓電薄膜兩側設有第五電極和第六電極;所述熱傳感薄膜通過第一電極和第二電極將感知信號傳輸至控制板;所述第一壓電薄膜通過第三電極和第四電極將感知信號傳輸至控制板;所述第二壓電薄膜通過第五電極和第六電極將感知信號傳輸至控制板。

7.根據權利要求3所述的仿生機械手的指端傳感器,其特征在于,所述熱傳感薄膜、所述第一壓電薄膜以及所述第二壓電薄膜均與所述控制板電連接,所述控制板用于提供參考電壓源和測試電阻,所述參考電壓源、所述測試電阻與所述第一壓電薄膜、所述第二壓電薄膜以及所述熱傳感薄膜構成測試回路。

8.根據權利要求7所述的仿生機械手的指端傳感器,其特征在于,所述熱傳感薄膜、所述第一壓電薄膜以及所述第二壓電薄膜的測試范圍可以根據使用場景進行調整,所述測試電阻為可調電阻。

9.根據權利要求3所述的仿生機械手的指端傳感器,其特征在于,所述第一壓電薄膜和所述第二壓電薄膜采用聚氟偏乙烯材料,用于將薄膜形變轉換為電信號,且電信號大小與形變程度成正比例。

10.一種仿生機械手的指端傳感器的傳感方法,應用于如權利要求1-9任一所述的仿生機械手的指端傳感器中,其特征在于,所述方法包括:


技術總結
本發明公開一種仿生機械手的指端傳感器及傳感方法,涉及傳感器領域,其包括:殼體、控制板以及傳感模塊,傳感模塊與控制板電連接,用于感知外部信號并將外部信號轉換為電信號傳輸至控制板,傳感模塊與控制板均安裝在殼體內;傳感模塊包括第一傳感層與第二傳感層,第一傳感層疊放于第二傳感層之上,第一傳感層靠近接觸面,第一傳感層用于感知溫度和粗糙度;第二傳感層用于感知力度。通過將傳感模塊設置為兩層傳感層,分別用于感知溫度、粗糙度和力度,并經過控制板的信號處理后,得到外部信號與物體表面溫度、粗糙度以及力度的關系,同時實現具有溫度感知、平整度感知以及壓力感知的高集成度指端傳感器,從而使仿生機械手能更精確地做出類人行為。

技術研發人員:代兵,黃奇,陳貞儒,張學記
受保護的技術使用者:人工智能與數字經濟廣東省實驗室(深圳)
技術研發日:
技術公布日:2024/2/21
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