專利名稱：蛇形機(jī)器人地面特性檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)器人研究和工程領(lǐng)域，具體是一種蛇形機(jī)器人地面特性檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
生物蛇在陸地上的運(yùn)動(dòng)模式很多，蛇在不同地面上的運(yùn)動(dòng)模式是不同的，蛇的這種行為方式是以地面特征的感知為基礎(chǔ)的，同樣，對(duì)于蛇形機(jī)器人的地面適應(yīng)能力來(lái)說(shuō)，地面特征的感知是一個(gè)關(guān)鍵因素。在目前已有的蛇形機(jī)器人中，地面特征的感知是通過(guò)測(cè)量關(guān)節(jié)的扭矩間接得到的，這種方法受關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、傳感器安裝位置、測(cè)量值轉(zhuǎn)換等多方面因素的影響，只能定性地給出地面特性，不能定量地測(cè)量出地面特性，并且測(cè)量部分不獨(dú)立，調(diào)試復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式不能自動(dòng)變換的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種新的、獨(dú)立的、測(cè)量參數(shù)多、調(diào)試簡(jiǎn)單的蛇形機(jī)器人地面特性檢測(cè)裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是安裝蛇頭模塊內(nèi)，包括殼體、壓力傳感器、壓桿、觸頭，其中壓力傳感器安裝在殼體內(nèi)，壓桿活動(dòng)安裝在殼體內(nèi)部；觸頭安在壓桿的底部；壓力傳感器的輸出信號(hào)與地面特性檢測(cè)電路電連接；其中所述觸頭為下窄上寬結(jié)構(gòu)；壓力傳感器安裝在殼體內(nèi)的頂部和兩側(cè)；所述地面特性檢測(cè)電路由第一～三運(yùn)算放大器和單片機(jī)組成，其中第一～三運(yùn)算放大器輸入信號(hào)來(lái)自壓力傳感器，輸出信號(hào)分別至單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換器。
本實(shí)用新型具有如下有益效果由于本實(shí)用新型作為一個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，采用壓力傳感器直接測(cè)量地面的正壓力和側(cè)向摩擦力，可以定量地給出地面特性，測(cè)量參數(shù)多。檢測(cè)裝置調(diào)試簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成度高、易于加工制造。另外，外殼的設(shè)計(jì)使檢測(cè)裝置與蛇形機(jī)器人安裝方便。


圖1為本實(shí)用新型地面特性檢測(cè)裝置安裝示意圖。
圖2為本實(shí)用新型地面特性檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型地面特性檢測(cè)電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1、2所示，安裝蛇頭模塊內(nèi)，包括殼體1、壓力傳感器3、壓桿4、觸頭5，其特征在于其中壓力傳感器3安裝在殼體1內(nèi)，壓桿4活動(dòng)安裝在殼體1內(nèi)部；其中觸頭5安在壓桿4的底部；壓力傳感器3的輸出信號(hào)與地面特性檢測(cè)電路2電連接；觸頭5為下窄上寬結(jié)構(gòu)；壓力傳感器3安裝在殼體1內(nèi)的頂部和兩側(cè)。
如圖3所示，所述地面特性檢測(cè)電路2由第一～三運(yùn)算放大器U3～U5(采用AD623芯片)和單片機(jī)U1(采用MB90F549芯片)組成，其中第一～三運(yùn)算放大器U3～U5輸入信號(hào)來(lái)自壓力傳感器，輸出信號(hào)分別與至單片機(jī)U1的AD轉(zhuǎn)換器，所述單片機(jī)U1再用其AD轉(zhuǎn)換器的采樣值計(jì)算出地面摩擦系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出地面特征。
本實(shí)用新型工作原理是所述地面特性檢測(cè)電路安裝在殼體1的頂部，其功能是將每個(gè)壓力傳感器輸出信號(hào)(頂部、左側(cè)、右側(cè)信號(hào))進(jìn)行放大，然后將放大后的模擬信號(hào)通過(guò)單片機(jī)U1內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，得到正壓力和側(cè)向摩擦力。由公式f＝u*F(F正壓力，f摩擦力，u地面摩擦系數(shù))求得地面摩擦系數(shù)。
本實(shí)用新型工作時(shí)壓桿4可以上下運(yùn)動(dòng)，與頂部的壓力傳感器接觸3，測(cè)量地面的正壓力，同時(shí)也可以左右移動(dòng)，與兩側(cè)的壓力傳感器接觸3，測(cè)量側(cè)向力。本實(shí)用新型整體尺寸為15×15×15mm，所述壓力傳感器3為Honeywell公司生產(chǎn)，型號(hào)為FSL05N2C，尺寸為9.14×5.59×3.75mm。
權(quán)利要求1.一種蛇形機(jī)器人地面特性檢測(cè)裝置，安裝蛇頭模塊內(nèi)，包括殼體(1)、壓力傳感器(3)、壓桿(4)、觸頭(5)，其特征在于其中壓力傳感器(3)安裝在殼體(1)內(nèi)，壓桿(4)活動(dòng)安裝在殼體(1)內(nèi)部；觸頭(5)安在壓桿(4)的底部；壓力傳感器(3)的輸出信號(hào)與地面特性檢測(cè)電路(2)電連接。
2.按照權(quán)利要求1所述蛇形機(jī)器人地面特性檢測(cè)裝置，其特征在于觸頭(5)為下窄上寬結(jié)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求1所述蛇形機(jī)器人地面特性檢測(cè)裝置，其特征在于壓力傳感器(3)安裝在殼體(1)內(nèi)的頂部和兩側(cè)。
4.按照權(quán)利要求1所述蛇形機(jī)器人地面特性檢測(cè)裝置，其特征在于所述地面特性檢測(cè)電路由第一～三運(yùn)算放大器(U3～U5)和單片機(jī)(U1)組成，其中第一～三運(yùn)算放大器(U3～U5)輸入信號(hào)來(lái)自壓力傳感器，輸出信號(hào)分別至單片機(jī)(U1)的AD轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及機(jī)器人研究和工程領(lǐng)域，具體是一種蛇形機(jī)器人地面特性檢測(cè)裝置。它具安裝蛇頭模塊內(nèi)，包括殼體、壓力傳感器、壓桿、觸頭，其中壓力傳感器安裝在殼體內(nèi)，壓桿活動(dòng)安裝在殼體內(nèi)部；觸頭安在壓桿的底部；壓力傳感器的輸出信號(hào)與地面特性檢測(cè)電路電連接。本實(shí)用新型作為一個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，采用壓力傳感器直接測(cè)量地面的正壓力和側(cè)向摩擦力，可以定量地給出地面特性，測(cè)量參數(shù)多。檢測(cè)裝置調(diào)試簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成度高、易于加工制造。另外，外殼的設(shè)計(jì)使檢測(cè)裝置與蛇形機(jī)器人安裝方便。
文檔編號(hào)G01N33/24GK2636228SQ03238080
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者李斌, 馬書根, 呂洋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所