專利名稱：具有填充電流變流體泡沫墊的機器人觸覺傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種機器人觸覺傳感器，特別涉及一種具有填充電流變流體泡沫墊的機器人觸覺傳感器。
觸覺傳感器是機器人實現高度智能化的關鍵感知元件，各國都在爭相研究與開發。1989年G.L.Kenaley和M.R.Cutkosky在IEEE International Coference onRobotics and Automation論文集132～137頁中公開了一種在皮膚下面填充電流變流體的觸覺傳感器。該傳感器是利用電流變流體特征與電容效應來獲得觸覺感覺。它的主要缺點是電流變流體本身易沉淀，從而使其觸覺感覺的靈敏度較低，此外傳感器的分辨率也很低。1987年R.A.Russell在IEEE International Coference on Robotics and Automation論文集1645～1648頁中公開了一種在皮膚下填充導電液體的觸覺傳感器。它利用傳感器與物體相接觸時皮膚的高度發生變化，則傳感器單元電極之間電阻成比例地發生變化而識別物體的形狀。它的主要缺點是作為機器人手指指端不能實現硬抓握。
本實用新型的目的在于克服現有技術中的不足而提供一種具有填充電流變流體泡沫墊的機器人觸覺傳感器。
本實用新型的目的可通過以下措施來實現具有填充電流變流體泡沫墊的機器人觸覺傳感器的結構是，在有導線穿孔(1)的絕緣底板(2)上固裝著其上有列電極(3)的印刷電路板(4)，在每列電極上通過穿孔(1)引出導線(5)，底板(2)上通過壓板(6)固裝著具有行間平行導電柵極(8)的皮膚(7)，從柵極(8)上引出導線(9)，皮膚與印刷電路板之間的空腔內封裝著填充有電流變流體的泡沫墊(10)。
觸覺傳感器的皮膚是具有行間平行導電柵極的彈性薄膜，電流變流體采用具有高屈服應力的電流變流體。
本實用新型與現有技術相比有如下優點本實用新型采用了將具有高屈服應力的電流變流體填充在泡沫墊中，并封裝在皮膚與印刷電路板之間的空腔內，從而從整體上防止了流體自身的沉淀，還提高了觸覺傳感器表面皮膚的復位速度；彈性薄膜皮膚柔順性好；填充電流變流體的泡沫墊在電場的作用下，與物體接觸后易于變形，根據其形成電容信號的變化，使其易于識別物體表面形狀，從而抓握準確；電流變流體在高壓電場的作用下，具有由牛頓流體轉變成賓合姆流體的塑變性能，使機器人具有類人肌肉繃緊與松馳效果的柔順指端，從而可實現對物體的軟、硬抓握。
附圖的圖面說明如下
圖1是本實用新型機器人觸覺傳感器的結構示意圖；圖2是本實用新型機器人觸覺傳感器的俯視圖；圖3是本實用新型機器人觸覺傳感器外接檢測電路原理圖。
以下結合附圖對本實用新型實施例作進一步詳述具有填充電流變流體泡沫墊的機器人觸覺傳感器的結構是，在有導線穿孔(1)的絕緣底板(2)上固裝著其上有5列電極(3)的印刷電路板(4)，在每列電極上通過穿孔(1)引出導線(5)，底板(2)上通過壓板(6)固裝著具有5行平行導電柵極(8)的彈性薄模皮膚(7)，從每行柵極(8)上引出導線(9)，皮膚與印刷電路板之間的空腔內封裝著填充有高屈服應力電流變流體的泡沫墊(10)。
使用時，將傳感器連接在如圖2的檢測電路中C1處。當開關k1、k2關閉時，傳感器皮膚在外界物體作用下，皮膚的高度發生變化，列電極與柵極之間形成的電容亦發生變化，變化的電容信號經放大、檢波、濾波后輸出，通過輸出的信號來識別物體的表面形狀。而后開啟K1、K2，關閉K3、K4，在傳感器上未加電場時，機器人手指指端呈現類人肌肉松馳效果，此時是對物體的軟抓握；在傳感器上施加KV/mm級高壓電場后，電流變流體中的固體微粒極化成鏈狀分布，它與泡沫纖維的合成作用使皮膚下的泡沫墊硬化，從而使機器人手指指端產生一個類人肌肉繃緊的效果，以實現對物體的硬抓握。
權利要求1.一種具有填充電流變流體泡沫墊的機器人觸覺傳感器，它包括有皮膚、電極和電流變流體，其特征在于在有導線穿孔(1)的絕緣底板(2)上固裝著其上有列電極(3)的印刷電路板(4)，在每列電極上通過穿孔(1)引出導線(5)，底板(2)上通過壓板(6)固裝著具有行間平行導電柵極(8)的皮膚(7)，從柵極(8)上引出導線(9)，皮膚與印刷電路板之間的空腔內封裝著填充有電流變流體的泡沫墊(10)。
2.按照權利要求1所說的機器人觸覺傳感器，其特征在于觸覺傳感器的皮膚是具有行間平行導電柵極的彈性薄膜，電流變流體采用具有高屈服應力的電流變流體。
專利摘要本實用新型屬于一種機器人觸覺傳感器,它是在絕緣底板上固裝著帶列電極的印刷電路板,底板上通過壓板固裝著具有行間平行導電柵極的彈性薄膜皮膚,皮膚與印刷電路板之間的空腔內封裝著填充有高屈服應力的電流變流體泡沫墊,從列電極和柵極分別引出外接導線。該觸覺傳感器易于識別物體表面形狀,且能使機器人具有人類肌肉繃緊與松弛效果的柔順指端,可實現對物體的軟、硬抓握,且抓握準確、靈敏度高、皮膚復位速度快。
文檔編號G01D5/12GK2292274SQ9720369
公開日1998年9月23日 申請日期1997年1月21日 優先權日1997年1月21日
發明者岳宏, 李鐵軍, 孫立新 申請人:河北工業大學