一种多指灵巧手用传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多指灵巧手用传感器，包括指关节传感器和指尖压力传感器，其特征在于：所述指关节传感器的硬件系统由六维腕力传感器和信号处理部分两部分组成，所述六维腕力传感器包括弹性体、测量电桥和前级放大电路，其中测量电桥与前级放大电路连接，所述指尖压力传感器采用触觉传感器，所述六维腕力传感器的弹性体采用四根弹性梁，且在弹性梁的正反面和两个侧面各贴有一对应变片，共有十六个应变片，所述应变片采用内侧贴片方式，且贴片位置选择靠近弹性梁的中心位置，所述触觉传感器是在柔性印刷电路板上制作，且包括三个扇形导电区域和一个圆形导电区域，目的是提高指关节传感器和指尖压力传感器的灵敏度、稳定性和响应速度。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机械手传感器
，具体地说，本技术涉及一种多指灵巧手用传感器。
技术介绍
随着科技革命的到来，机械自动化越来越成为社会关注的焦点，当今世界机器人技术作为高技术的一个重要分支普遍受到了各国的重视，在工业生产、太空和海洋探索、国防建设以及人民生活等许多领域得到了巨大的发展和越来越广泛的应用。机器人作业环境和执行任务的精细及复杂化程度也变得越来越高，其中机械手代替人去完成一些工作，成为了当下研发的主流方向，机械手的智能控制离不开传感器，对于多指灵巧手主要涉及到指关节传感器和指尖压力传感器，但是现在的多指灵巧手用传感器总是在灵敏度及控制响应速度上达不到我们的要求，导致很多工作无法进行。
技术实现思路
本技术提供一种多指灵巧手用传感器，目的是提高指关节传感器和指尖压力传感器的灵敏度、稳定性和响应速度。为了实现上述目的，本技术采取的技术方案为：一种多指灵巧手用传感器，包括指关节传感器和指尖压力传感器，所述指关节传感器的硬件系统由六维腕力传感器和信号处理部分两部分组成，所述六维腕力传感器包括弹性体、测量电桥和前级放大电路，其中测量电桥与前级放大电路连接，所述指尖压力传感器采用触觉传感器。优选的，所述六维腕力传感器的弹性体采用四根弹性梁，且在弹性梁的正反面和两个侧面各贴有一对应变片，共有十六个应变片。优选的，所述应变片采用内侧贴片方式，且贴片位置选择靠近弹性梁的中心位置。优选的，所述触觉传感器是在柔性印刷电路板上制作，且包括三个扇形导电区域和一个圆形导电区域，将所述圆形导电区域作为公共电极，所述柔性印制电路板上通过导电银胶粘接有力敏导电橡胶层。优选的，将所述三个扇形导电区域与圆形导电区域之间的电阻分别设为R11、R22和R33。本技术是用来提高指关节传感器和指尖压力传感器的灵敏度、稳定性和响应速度，对指关节传感器和指尖压力传感器结构做了全新的设计，采用以上技术方案的有益效果是：通过在弹性梁的正反面和两个侧面各贴有一对应变片，共有十六个应变片，最大范围采集了弹性梁在受力情况下的应变情况，是提高灵敏度的前提保障；另外将应变片采用内侧贴片方式，且贴片位置选择靠近弹性梁的中心位置，保证了最大的灵敏度的同时，而且使维间干扰较小；所述触觉传感器是在柔性印刷电路板上制作，且在柔性印刷电路板上通过导电银胶粘接有力敏导电橡胶层，这种设计方法使得力敏导电橡胶层柔软的上表面可以作为触觉传感器的测量接触面，保证了传感器的柔性和可靠性，而且保护了电极布线区域，增加了传感器的环境适应性，另外将柔性印刷电路板的电极区设计成包括三个扇形导电区域和一个圆形导电区域，这样增大了力敏导电橡胶层与电极的接触表面，提高传感器的灵敏度。附图说明图1是应变片在弹性梁正面上的分布图；图2是应变片在弹性梁反面上的分布图；图3是腕力传感器的组桥原理图；图4是触觉传感器电极区域划分示意图；其中：1、弹性梁；2、应变片；3、圆形导电区域；4、扇形导电区域。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。如图1至图4所示，本技术是一种多指灵巧手用传感器，是用来提高指关节传感器和指尖压力传感器的灵敏度、稳定性和响应速度。具体的说，如图1至图4所示，包括指关节传感器和指尖压力传感器，所述指关节传感器的硬件系统由六维腕力传感器和信号处理部分两部分组成，所述六维腕力传感器包括弹性体、测量电桥和前级放大电路，其中测量电桥与前级放大电路连接，所述指尖压力传感器采用触觉传感器。如图1、图2所示，所述六维腕力传感器的弹性体采用四根弹性梁1，且在弹性梁1的正反面和两个侧面各贴有一对应变片2，共有十六个应变片2。所述应变片2采用内侧贴片方式，且贴片位置选择靠近弹性梁1的中心位置。如图4所示，所述触觉传感器是在柔性印刷电路板上制作，且包括三个扇形导电区域4和一个圆形导电区域3，将所述圆形导电区域3作为公共电极，所述柔性印制电路板上通过导电银胶粘接有力敏导电橡胶层。将所述三个扇形导电区域4与圆形导电区域3之间的电阻分别设为R11、R22和R33。以下用具体实施例对具体工作方式进行阐述：实施例1：由力学分析可知，Fx、Fy和Mz的作用引起贴在弹性梁1侧面的应变片2变形，而Mx、My和Fz的作用则引起贴在弹性梁1正反面的应变片2变形。如图3所示，R1、R3为应变片2电阻，固定电阻Ra1、Rb1和电位器Raj1组成调零电路，共有8组这样的桥路。经差动放大器放大后输出八路电压信号V11、V22....V88，数据采集卡采集这八路信号，然后对其进行分析处理。弹性体受力后，各路输出信号发生变化，对其解耦即得各维力分量。这种桥路具有以下优点：(1)由于电路差动放大，所以其灵敏度较高，温漂和蠕变所引起的微应变可以通过如图3所示的桥路得到抑制，因此桥路稳定性较好；(2)对维间干扰的抑制作用好；(3)采用差动信号传输，两级地电位差和外界干扰是共模干扰，因此指关节传感器传感器的抗干扰能力较强。实施例2：当力敏导电橡胶层受到的压力变化时，承载的压力使得力敏导电橡胶层受压形变，使得力敏导电橡胶层的表面电阻发生变化。设计中，柔性力敏导电橡胶层的下表面是柔性电路板，是电路区域.把测量电阻的引出线制作在同一个平面上，改变了传统的利用力敏导电橡胶层的上下两个表面布置电极的测量方法，所述触觉传感器是在柔性印刷电路板上制作，且在柔性印刷电路板上通过导电银胶粘接有力敏导电橡胶层，这种设计方法使得力敏导电橡胶层柔软的上表面可以作为触觉传感器的测量接触面，保证了传感器的柔性和可靠性，而且保护了电极布线区域，增加了传感器的环境适应性，另外将柔性印刷电路板的电极区设计成包括三个扇形导电区域4和一个圆形导电区域3，这样增大了力敏导电橡胶层与电极的接触表面，提高传感器的灵敏度。以上结合附图对本技术进行了示例性描述，显然，本技术具体实现并不受上述方式的限制，只要是采用了本技术的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本技术的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多指灵巧手用传感器，包括指关节传感器和指尖压力传感器，其特征在于：所述指关节传感器的硬件系统由六维腕力传感器和信号处理部分两部分组成，所述六维腕力传感器包括弹性体、测量电桥和前级放大电路，其中测量电桥与前级放大电路连接，所述指尖压力传感器采用触觉传感器。

【技术特征摘要】
1.一种多指灵巧手用传感器，包括指关节传感器和指尖压力传感器，其特征在于：所述指关节传感器的硬件系统由六维腕力传感器和信号处理部分两部分组成，所述六维腕力传感器包括弹性体、测量电桥和前级放大电路，其中测量电桥与前级放大电路连接，所述指尖压力传感器采用触觉传感器。2.根据权利要求1所述的一种多指灵巧手用传感器，其特征在于：所述六维腕力传感器的弹性体采用四根弹性梁，且在弹性梁的正反面和两个侧面各贴有一对应变片，共有十六个应变片。3.根据权利要求2所述的一种多...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉，蔡宇航，张梓清，赵煜晨，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34