專利名稱：一種機(jī)械手表面的觸壓覺(jué)傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械手表面的觸壓覺(jué)傳感裝置，屬于機(jī)械手技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)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(duì)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(dòng)，又不至于因用力過(guò)大而使物體發(fā)生過(guò)度變形或損壞。為達(dá)到進(jìn)行物體抓取并且完成力度控制目的，首先需要有相應(yīng)的振動(dòng)狀態(tài)和靜壓力檢測(cè)觸壓覺(jué)傳感結(jié)構(gòu)，對(duì)機(jī)器人手指與被抓取物體接觸面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和壓力狀態(tài)加以檢測(cè)，為機(jī)械手夾持力度控制系統(tǒng)提供適合的抓取狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)而判斷和控制，最終對(duì)被抓取物體施加大小和方向合適的抓取力。目前常用的機(jī)械手表面觸壓覺(jué)傳感裝置是利用材料物性原理去開發(fā)傳感器，常見(jiàn)的碳素纖維和導(dǎo)電硅橡膠，這些觸壓覺(jué)傳感裝置特別是對(duì)于異型物體、重量變化范圍大的物體進(jìn)行抓取時(shí)，往往靈敏度低、機(jī)械滯后性大，成本很高。從實(shí)際應(yīng)用角度考慮，制造工藝復(fù)雜等方面的問(wèn)題，限制了其應(yīng)用范圍。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種機(jī)械手表面的觸壓覺(jué)傳感裝置。能夠在與被抓取物體之間接觸，滑動(dòng)和完成抓握時(shí)，檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)和壓力變化信號(hào)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)變化，并進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)處理，完成力度可自動(dòng)控制的機(jī)器手系統(tǒng)，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低， 有利推廣的特點(diǎn)。本實(shí)用新型是這樣構(gòu)成的本實(shí)用新型的一種機(jī)械手表面的觸壓覺(jué)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(guò)進(jìn)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(hào)調(diào)理電路。在上述支撐骨架上設(shè)有一個(gè)或一個(gè)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(gè)壓力傳感元件連通。前述壓力傳感元件為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，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(yīng)配置的信號(hào)調(diào)理電路也具有相同或不相同的電學(xué)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(gè)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(duì)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(duì)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(gè)用于輔助夾持物體用的凸觸頭，該凸觸頭為平臺(tái)狀、半球狀或異形臺(tái)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(shí)用新型由壓力傳感元件、信號(hào)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(guò)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(guò)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(jìn)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(hào)輸入信號(hào)調(diào)理電路，為機(jī)械手夾持力度控制系統(tǒng)提供適合的抓取狀態(tài)信號(hào)。因此，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低的優(yōu)點(diǎn)，有利推廣的特點(diǎn)，可保證探頭的穩(wěn)定性和可靠性。

圖1是本實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)用新型多腔體多壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)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(jìn)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(hào)調(diào)理電路，9-凸觸頭。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型的實(shí)施例本實(shí)用新型的一種機(jī)械手表面的觸壓覺(jué)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(guò)進(jìn)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(hào)調(diào)理電路8，該信號(hào)調(diào)理電路 8可直接采用現(xiàn)有市場(chǎng)上出售的成品安裝即可。制作時(shí)，在支撐骨架1上可制作一個(gè)或一個(gè)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(gè)壓力傳感元件7連通，當(dāng)所連通的壓力傳感元件7為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，該兩個(gè)或兩個(gè)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(yīng)配置的信號(hào)調(diào)理電路8 也采用現(xiàn)有的具有相同或不相同電學(xué)特性參數(shù)的信號(hào)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(gè)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(gè)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)凸觸頭9，可將凸觸頭9制作為平臺(tái)狀、半球狀、或異形臺(tái)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(shí)用新型時(shí)，將本實(shí)用新型的觸壓覺(jué)傳感裝置安裝在機(jī)器手上，當(dāng)機(jī)器手與被抓取物體之間相互接觸和抓取時(shí)，支撐骨架1上的彈性接觸表面2或通過(guò)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(guò)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(hào)輸入信號(hào)調(diào)理電路8，為機(jī)械手夾持力度控制系統(tǒng)提供適合的抓取狀態(tài)信號(hào)。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(jī)械手表面的觸壓覺(jué)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(guò)進(jìn)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(hào)調(diào)理電路(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)械手表面的觸壓覺(jué)傳感裝置，其特征在于在支撐骨架(1) 上設(shè)有一個(gè)或一個(gè)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(jī)械手表面的觸壓覺(jué)傳感裝置，其特征在于密封腔體(3) 與至少一個(gè)壓力傳感元件(7)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述機(jī)械手表面的觸壓覺(jué)傳感裝置，其特征在于所述壓力傳感元件(7)為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，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(yīng)配置的信號(hào)調(diào)理電路(8)也具有相同或不相同的電學(xué)特性參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)械手表面的觸壓覺(jué)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(jī)械手表面的觸壓覺(jué)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(gè)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(jī)械手表面的觸壓覺(jué)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(jī)械手表面的觸壓覺(jué)傳感裝置，其特征在于所述支撐骨架(1) 與密封腔體(3)相對(duì)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(duì)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(jī)械手表面的觸壓覺(jué)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(gè)用于輔助夾持物體用的凸觸頭(9)，該凸觸頭(9)為平臺(tái)狀、半球狀或異形臺(tái)狀。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)械手表面的觸壓覺(jué)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(guò)進(jìn)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(hào)調(diào)理電路。因此，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，有利推廣的特點(diǎn)，可保證探頭的穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號(hào)B25J19/00GK201970313SQ20102064875
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)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(jìn)軍 申請(qǐng)人:貴州大學(xué)