專利名稱：一種機械手表面的觸壓覺傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機械手表面的觸壓覺傳感裝置，屬于機械手技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機械手首先要具有基本的抓取能力。在抓取屬性未知的物體，必須對物體作用最佳大小的把握力，既要保證能把握住物體而不產(chǎn)生滑動，又不至于因用力過大而使物體發(fā)生過度變形或損壞。為達到進行物體抓取并且完成力度控制目的，首先需要有相應的振動狀態(tài)和靜壓力檢測觸壓覺傳感結(jié)構(gòu)，對機器人手指與被抓取物體接觸面之間的相對運動狀態(tài)和壓力狀態(tài)加以檢測，為機械手夾持力度控制系統(tǒng)提供適合的抓取狀態(tài)信號，進而判斷和控制，最終對被抓取物體施加大小和方向合適的抓取力。目前常用的機械手表面觸壓覺傳感裝置是利用材料物性原理去開發(fā)傳感器，常見的碳素纖維和導電硅橡膠，這些觸壓覺傳感裝置特別是對于異型物體、重量變化范圍大的物體進行抓取時，往往靈敏度低、機械滯后性大，成本很高。從實際應用角度考慮，制造工藝復雜等方面的問題，限制了其應用范圍。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種機械手表面的觸壓覺傳感裝置。能夠在與被抓取物體之間接觸，滑動和完成抓握時，檢測振動信號和壓力變化信號的靜態(tài)和動態(tài)變化，并進行相應的信號處理，完成力度可自動控制的機器手系統(tǒng)，并具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低， 有利推廣的特點。本實用新型是這樣構(gòu)成的本實用新型的一種機械手表面的觸壓覺傳感裝置，包括支撐骨架和用于夾持物體的彈性接觸表面，支撐骨架上設(shè)有具有彈性接觸表面的密封腔體，密封腔體內(nèi)為氣體或液體或彈性支撐體，密封腔體經(jīng)過進壓力傳遞連接通道與壓力傳感元件輸入端連通，壓力傳感元件輸出端與出壓力傳遞連接通道連通，在壓力傳感元件上配有信號調(diào)理電路。在上述支撐骨架上設(shè)有一個或一個以上的具有彈性接觸表面的密封腔體。前述密封腔體與至少一個壓力傳感元件連通。前述壓力傳感元件為兩個或兩個以上時，其壓力傳感元件具有相同或不相同的結(jié)構(gòu)或特性參數(shù)，并且與壓力傳感元件相應配置的信號調(diào)理電路也具有相同或不相同的電學特性參數(shù)。前述密封腔體為具有彈性接觸表面的一體化成型密封結(jié)構(gòu)，由支撐骨架與具有彈性接觸表面的一體化密封腔體結(jié)合構(gòu)成傳感裝置結(jié)構(gòu)。前述彈性接觸表面為構(gòu)成密封腔體的一個構(gòu)件，密封腔體由支撐骨架與彈性接觸表面結(jié)合構(gòu)成。前述腔內(nèi)彈性支撐體由彈簧結(jié)構(gòu)或由彈性材料構(gòu)成，支撐骨架上密封腔體的彈性接觸表面為依托腔內(nèi)彈性支撐體構(gòu)成的彈性結(jié)構(gòu)。
3[0012]前述支撐骨架與密封腔體相對結(jié)構(gòu)關(guān)系為密封腔體嵌入支撐骨架，或支撐骨架與密封腔體相對結(jié)構(gòu)關(guān)系為密封腔體包裹支撐骨架。在上述彈性接觸表面上設(shè)有至少一個用于輔助夾持物體用的凸觸頭，該凸觸頭為平臺狀、半球狀或異形臺狀。在上述彈性接觸表面的表面上和/或凸觸頭的表面上設(shè)有立體圖案或紋路。由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型由壓力傳感元件、信號調(diào)理電路和具有彈性接觸表面的密封腔體組成。其支撐骨架上的彈性接觸表面或通過附加在其上的觸頭與被抓取物體接觸并夾持物體，受壓力作用，彈性接觸表面發(fā)生形變，密封腔體腔內(nèi)產(chǎn)生壓力變化，經(jīng)過壓力傳遞連接通道傳遞給連通的壓力傳感元件壓力輸入端，使進出壓力傳遞連接通道的壓力差發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的接觸信號輸入信號調(diào)理電路，為機械手夾持力度控制系統(tǒng)提供適合的抓取狀態(tài)信號。因此，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低的優(yōu)點，有利推廣的特點，可保證探頭的穩(wěn)定性和可靠性。

圖1是本實用新型具有內(nèi)嵌式單腔體單壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型具有彈性體支撐的內(nèi)嵌式單腔體單壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型具有彈性支承體的內(nèi)嵌式單腔體多壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型彈簧支撐的內(nèi)嵌式單腔體單壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實用新型具有彈簧支承體的內(nèi)嵌式單腔體多壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型內(nèi)嵌式多腔體多壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型具有彈性支承體的內(nèi)嵌式多腔體多壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實用新型一體化成型內(nèi)嵌式單腔體單壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實用新型一體化成型彈性體支撐內(nèi)嵌式單腔體單壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實用新型一體化成型彈性體支撐內(nèi)嵌式單腔體多壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本實用新型一體化成型外包裹式單腔體單壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本實用新型一體化成型彈性體支撐外包裹式單腔體單壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是本實用新型一體化成型彈性體支撐外包裹式單腔體多壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本實用新型具有凸觸頭的單腔體單壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是本實用新型具有凸觸頭和彈性體支撐的單腔體單壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是本實用新型具有凸觸頭和彈簧支撐的單腔體單壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是本實用新型具有凸觸頭的單腔體多壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖18是本實用新型多腔體多壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明1-支撐骨架，2-彈性接觸表面，3-密封腔體，4-彈性支撐體，5-進壓力傳遞連接通道，6-出壓力傳遞連接通道，7-壓力傳感元件，8-信號調(diào)理電路，9-凸觸頭。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。本實用新型的實施例本實用新型的一種機械手表面的觸壓覺傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該裝置包括支撐骨架1和用于夾持物體的彈性接觸表面2，支撐骨架1上設(shè)有具有彈性接觸表面2的密封腔體3，密封腔體3內(nèi)為氣體或液體或彈性支撐體4，密封腔體3經(jīng)過進壓力傳遞連接通道5與壓力傳感元件7輸入端連通，壓力傳感元件7輸出端與出壓力傳遞連接通道6連通，在壓力傳感元件7上配有信號調(diào)理電路8，該信號調(diào)理電路 8可直接采用現(xiàn)有市場上出售的成品安裝即可。制作時，在支撐骨架1上可制作一個或一個以上的具有彈性接觸表面2的密封腔體3 (如圖2、6、7、18所示)。將密封腔體3與至少一個壓力傳感元件7連通，當所連通的壓力傳感元件7為兩個或兩個以上時，該兩個或兩個以上壓力傳感元件7可采用現(xiàn)有技術(shù)中的具有相同或不相同的結(jié)構(gòu)和特性參數(shù)的壓力傳感元件成品，其壓力傳感元件7相應配置的信號調(diào)理電路8 也采用現(xiàn)有的具有相同或不相同電學特性參數(shù)的信號調(diào)理電路；其彈性接觸表面2為構(gòu)成密封腔體3的一個構(gòu)件，密封腔體3由支撐骨架1與彈性接觸表面2結(jié)合構(gòu)成(如圖3、5、6、 7、17所示)。如圖3、4、5、6、7、14、15、16、17所示，彈性接觸表面2為構(gòu)成密封腔體3的一個構(gòu)
件，密封腔體3由支撐骨架1與彈性接觸表面2結(jié)合構(gòu)成，所述支撐骨架1與密封腔體3相對結(jié)構(gòu)關(guān)系為密封腔體3嵌入支撐骨架1，或支撐骨架1與密封腔體3相對結(jié)構(gòu)關(guān)系為密封腔體3包裹支撐骨架1。如圖3、4、7、9、10、12、13、15、16所示，腔內(nèi)彈性支撐體4由彈簧結(jié)構(gòu)或由彈性材料構(gòu)成，支撐骨架1上密封腔體3的彈性接觸表面2為依托腔內(nèi)彈性支撐體4構(gòu)成的彈性結(jié)構(gòu)。如圖8、9、10、11、12、13所示，密封腔體3為具有彈性接觸表面2的一體化成型密
封結(jié)構(gòu)，傳感裝置結(jié)構(gòu)由支撐骨架1與具有彈性接觸表面2的一體化密封腔體3結(jié)合構(gòu)成； 所述支撐骨架1與密封腔體3相對結(jié)構(gòu)關(guān)系為密封腔體3嵌入支撐骨架1，或支撐骨架1與密封腔體3相對結(jié)構(gòu)關(guān)系為密封腔體3包裹支撐骨架1。為了使彈性接觸表面2能夠更加可靠地夾持物體，在彈性接觸表面2上至少設(shè)置一個凸觸頭9，可將凸觸頭9制作為平臺狀、半球狀、或異形臺狀(如圖14、15、16、17所示)； 為了提高彈性接觸表面2或凸觸頭9的表面摩擦力，可在彈性接觸表面2的表面上和/或凸觸頭9的表面上制作出一些任意的立體圖案或紋路。使用本實用新型時，將本實用新型的觸壓覺傳感裝置安裝在機器手上，當機器手與被抓取物體之間相互接觸和抓取時，支撐骨架1上的彈性接觸表面2或通過附加在其上的觸頭9與被抓取物體接觸并夾持物體，受壓力作用，彈性接觸表面2發(fā)生形變，密封腔體 3腔內(nèi)產(chǎn)生壓力變化，經(jīng)過壓力傳遞連接通道5傳遞給連通的壓力傳感元件7壓力輸入端， 使壓力傳遞連接通道5和出壓力傳遞連接通道6的壓力差發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的接觸信號輸入信號調(diào)理電路8，為機械手夾持力度控制系統(tǒng)提供適合的抓取狀態(tài)信號。為得到較大的，不規(guī)則形狀的彈性變形，密封腔體內(nèi)襯彈性支撐體，腔內(nèi)彈性支撐體4由彈簧結(jié)構(gòu)或由彈性材料構(gòu)成，密封腔體3的彈性接觸表面2為依托彈性支撐體4構(gòu)成的彈性結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種機械手表面的觸壓覺傳感裝置，包括支撐骨架(1)和用于夾持物體的彈性接觸表面(2)，其特征在于支撐骨架(1)上設(shè)有具有彈性接觸表面(2)的密封腔體(3)，密封腔體(3)內(nèi)為氣體或液體或彈性支撐體(4)，密封腔體(3)經(jīng)過進壓力傳遞連接通道(5)與壓力傳感元件(7)輸入端連通，壓力傳感元件(7)輸出端與出壓力傳遞連接通道(6)連通，在壓力傳感元件(7)上配有信號調(diào)理電路(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機械手表面的觸壓覺傳感裝置，其特征在于在支撐骨架(1) 上設(shè)有一個或一個以上的具有彈性接觸表面(2)的密封腔體(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述機械手表面的觸壓覺傳感裝置，其特征在于密封腔體(3) 與至少一個壓力傳感元件(7)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述機械手表面的觸壓覺傳感裝置，其特征在于所述壓力傳感元件(7)為兩個或兩個以上時，其壓力傳感元件(7)具有相同或不相同的結(jié)構(gòu)或特性參數(shù)，并且與壓力傳感元件(7)相應配置的信號調(diào)理電路(8)也具有相同或不相同的電學特性參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述機械手表面的觸壓覺傳感裝置，其特征在于密封腔體(3)為具有彈性接觸表面(2)的一體化成型密封結(jié)構(gòu)，由支撐骨架(1)與具有彈性接觸表面(2) 的一體化密封腔體(3)結(jié)合構(gòu)成傳感裝置結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述機械手表面的觸壓覺傳感裝置，其特征在于彈性接觸表面(2) 為構(gòu)成密封腔體(3)的一個構(gòu)件，密封腔體(3)由支撐骨架(1)與彈性接觸表面(2)結(jié)合構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述機械手表面的觸壓覺傳感裝置，其特征在于所述腔內(nèi)彈性支撐體(4)由彈簧結(jié)構(gòu)或由彈性材料構(gòu)成，支撐骨架(1)上密封腔體(3)的彈性接觸表面(2) 為依托腔內(nèi)彈性支撐體(4)構(gòu)成的彈性結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述機械手表面的觸壓覺傳感裝置，其特征在于所述支撐骨架(1) 與密封腔體(3)相對結(jié)構(gòu)關(guān)系為密封腔體(3)嵌入支撐骨架(1)，或支撐骨架(1)與密封腔體(3)相對結(jié)構(gòu)關(guān)系為密封腔體(3)包裹支撐骨架(1)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述機械手表面的觸壓覺傳感裝置，其特征在于在彈性接觸表面 (2)上設(shè)有至少一個用于輔助夾持物體用的凸觸頭(9)，該凸觸頭(9)為平臺狀、半球狀或異形臺狀。
專利摘要本實用新型公開了一種機械手表面的觸壓覺傳感裝置，包括支撐骨架和用于夾持物體的彈性接觸表面，支撐骨架上設(shè)有具有彈性接觸表面的密封腔體，密封腔體內(nèi)為氣體或液體或彈性支撐體，密封腔體經(jīng)過進壓力傳遞連接通道與壓力傳感元件輸入端連通，壓力傳感元件輸出端與出壓力傳遞連接通道連通，在壓力傳感元件上配有信號調(diào)理電路。因此，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，有利推廣的特點，可保證探頭的穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號B25J19/00GK201970313SQ20102064875
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者陳進軍 申請人:貴州大學