充流体式触觉传感器制造技术

本实用新型专利技术一种充流体式触觉传感器，包括摄像头、弹性橡胶、玻璃片、设有光源的电路板以及外壳；所述弹性橡胶和玻璃片之间通过密封圈连接，在所述弹性橡胶和玻璃片之间形成密封腔体，所述腔体内充有流体；所述弹性橡胶朝向所述玻璃片的一面上设有纹路；所述摄像头和设有光源的电路板设置在所述外壳的第一面上；所述外壳的第一面朝向所述玻璃片；所述光源发出的光依次经所述玻璃片和腔体透射后到达所述弹性橡胶上并被发射，反射光带有所述纹路信息，所述反射光依次经过所述腔体和玻璃片后被所述摄像头探测。本实用新型专利技术自带光源，不受外界干扰，具有较强的环境适应性，性能稳定，可以实现接触部分三维形状测量、压力感知、滑觉检测、滑动方向、物品表面粗糙度检测等功能。

Fluid filled tactile sensor

The utility model relates to a fluid filled tactile sensor, which comprises a camera, an elastic rubber, a glass sheet, a circuit board with a light source and a shell; the elastic rubber and the glass sheet are connected by a sealing ring, and a sealing cavity is formed between the elastic rubber and the glass sheet, and the cavity is filled with fluid; the one side of the elastic rubber towards the glass sheet is provided with a grain The camera and the circuit board provided with the light source are arranged on the first side of the shell; the first side of the shell faces the glass sheet; the light emitted by the light source passes through the glass sheet and the cavity in turn, reaches the elastic rubber and is emitted, and the reflected light belt has the pattern information, and the reflected light passes through the cavity and the glass sheet in turn, and then is sent by the camera Probe. The utility model has its own light source, which is free from external interference, has strong environmental adaptability and stable performance, and can realize three-dimensional shape measurement of contact part, pressure sensing, slip detection, slip direction, surface roughness detection of articles and other functions.

【技术实现步骤摘要】
充流体式触觉传感器
本技术涉及机器人传感器
，尤其涉及一种充流体式触觉传感器。
技术介绍
随着机器人的发展，机械手需要能够执行各种抓取、触碰等操作，在操作过程中须通过机械手的触觉反馈实现对操作力量的精确控制，避免对被操作物体造成破坏。另外一方面为增加机械手抓取过程稳定可靠均需要触觉传感器提供触觉反馈信息。常规的触觉传感器有多种，有压阻式、电容式、光电式等，即通过电阻、电容、光强度在作用力下的变化量判断力强弱。但是这些传感器都有一些不足，如基于单个电压或电容变化的传感器对噪声、温度变化比较敏感，而且只能检测垂直方向力，不能检测滑感。
技术实现思路
本技术的目的是：提供了一种充流体式触觉传感器，通过获取物体受到的三维力场实现触觉、滑觉、压觉的建立，以提供触觉、滑觉、压觉等三维信息的测量。采用内置光源，使其具有较好的环境适应性。为了实现上述目的，本技术的技术方案是：一种充流体式触觉传感器，包括摄像头、弹性橡胶、玻璃片、设有光源的电路板以及外壳；所述弹性橡胶和玻璃片之间通过密封圈连接，在所述弹性橡胶和玻璃片之间形成密封腔体，所述腔体内充有流体；所述弹性橡胶朝向所述玻璃片的一面上设有纹路；所述摄像头和设有光源的电路板设置在所述外壳的第一面上；所述外壳的第一面朝向所述玻璃片；所述光源发出的光依次经所述玻璃片和腔体透射后到达所述弹性橡胶上并被发射，反射光带有所述纹路信息，所述反射光依次经过所述腔体和玻璃片后被所述摄像头探测。进一步的，所述玻璃片通过连接件连接于所述外壳。进一步的，所述摄像头可以为多个。进一步的，多个所述摄像头在所述外壳上的安装角度不同。进一步的，所述纹路为两组条纹组成的网状结构，且每组条纹有多条平行条纹。进一步的，所述两组条纹垂直正交，条纹的粗细和条纹间距根据应用场景调整。一种充流体式触觉传感器的探测方法，光源发出光，光经过玻璃片以及所述玻璃片和弹性橡胶之间的密封腔体到达弹性橡胶的纹路上，所述弹性橡胶反射带有纹路信息的光，依次经过所述腔体和玻璃片后，被摄像头探测，由所述摄像头探测的信息计算所述弹性橡胶形变量。本技术充流体式触觉传感器，自带光源，不受外界干扰，具有较强的环境鲁棒性，性能稳定，可以实现接触部分三维形状测量、压力感知、滑觉检测、滑动方向、物品表面粗糙度检测等功能。本技术的传感器可以应用于机械手的设计，使机械手系统觉有触觉反馈功能，增加机械手控制系统精度和稳定性。附图说明图1是本技术充流体式触觉传感器的结构示意图。图2是图1的主视图。具体实施方式以下结合附图进一步说明本技术的实施例。以下通过具体实施例对本技术作进一步说明，但不用以限制本技术，凡在本技术实现方式和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。请参见图1和图2所示，一种充流体式触觉传感器，包括摄像头1、弹性橡胶2、玻璃片3、设有光源的电路板5以及外壳6；所述弹性橡胶2和玻璃片3之间通过密封圈4连接，在所述弹性橡胶2和玻璃片之间形成密封腔体，所述腔体内充有流体，可增加弹性橡胶2的恢复能力，流体为液体或气体，优先气体，两者间的密封圈4保证腔体内的流体不会外流；所述弹性橡胶2朝向所述玻璃片3的一面上设有纹路；所述摄像头1和设有光源的电路板5设置在所述外壳6的第一面上；所述外壳6的第一面朝向所述玻璃片3；所述光源发出的光依次经所述玻璃片3和腔体透射后到达所述弹性橡胶2上并被发射，反射光带有所述纹路信息，所述反射光依次经过所述腔体和玻璃片3后被所述摄像头1探测。优选的，所述玻璃片3通过连接件连接于所述外壳6，连接件的大小可以根据弹性橡胶2的厚度和摄像头1的焦距进行调节，连接件可以为螺钉，也可以是与玻璃片3和外壳6连接的密封条，也可以是相互匹配连接且分别设置在玻璃片3和外壳6上的卡扣和槽体。优选的，所述摄像头1为多个，可覆盖更多的探测范围。优选的，多个所述摄像头1在所述外壳6上的安装角度不同，相同数量摄像头可覆盖最多的探测范围。优选的，所述纹路为两组条纹组成的网状结构，且每组条纹有多条平行条纹。所述纹路也可以为网状结构组成的交点形成的网状点。优选的，所述两组条纹垂直正交。优选的，光源为发光二极管，多个光源相对于玻璃片3均匀对称的分布，发光二极管通电后，光透过玻璃片照亮弹性橡胶2内侧的纹路。摄像头1固定于外壳6，透过玻璃片3对弹性橡胶2内侧的纹路进行成像。优选的，也可设计相应的光路，多次折射后对纹路进行成像，可增加摄像头1的视场。一种充流体式触觉传感器的探测方法，光源发出光，光经过玻璃片以及所述玻璃片和弹性橡胶之间的密封腔体到达弹性橡胶的纹路上，所述弹性橡胶反射带有纹路信息的光，依次经过所述腔体和玻璃片后，被摄像头探测，由所述摄像头探测的信息计算所述弹性橡胶形变量。使用时，将玻璃片3和外壳6连接，用弹性橡胶2靠近被测物体，当弹性橡胶2在接触到被测物体后，弹性橡胶2内侧纹路会发生变形，通过摄像头1采集纹路变形信息，通过接触被测物体前后的图像信息的对比，计算橡胶形变量，可以反向估计出被测物体接触部分的三维形状以及在本技术充流体式触觉传感器上的位置信息。弹性橡胶2的变形量与接触被测物体时产生的压力有直接关系。该关系需标定得到。通过连续监测被测物体在本技术充流体式触觉传感器上的位置和压力，可检测被测物体的滑动方向和滑觉。若被测物体的一个面接触本技术充流体式触觉传感器，则通过检测被测物体接触表面的纹路，可以间接测量物体接触面的粗糙度。弹性橡胶2的变形量与压力之间的关系标定方法如下：将本技术充流体式触觉传感器固定，对充流体式触觉传感器表面施加不同压力，检测弹性橡胶2的变形量，存储施加的压力和弹性橡胶变形量的对应关系。需要注意的是，本技术充流体式触觉传感器在使用前需要进行纹路标定。若当前的纹路与出厂时的纹路在一定容差范围内，则表明腔体内的流体压力充足，弹性橡胶2的弹性回复力可满足使用要求。若偏差较大则表明弹性回复力不足以使弹性橡胶2复原，需要进行更换弹性橡胶或给腔体内充入流体。综上所述，本技术自带光源，不受外界干扰，具有较强的环境适应性，性能稳定，可以实现接触部分三维形状测量、压力感知、滑觉检测、滑动方向、物品表面粗糙度检测等功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充流体式触觉传感器，其特征在于：包括摄像头（1）、弹性橡胶（2）、玻璃片（3）、设有光源的电路板（5）以及外壳（6）；所述弹性橡胶（2）和玻璃片（3）之间通过密封圈（4）连接，在所述弹性橡胶（2）和玻璃片之间形成密封腔体，所述腔体内充有流体；所述弹性橡胶（2）朝向所述玻璃片（3）的一面上设有纹路；所述摄像头（1）和设有光源的电路板（5）设置在所述外壳（6）的第一面上；所述外壳（6）的第一面朝向所述玻璃片（3）；所述光源发出的光依次经所述玻璃片（3）和腔体透射后到达所述弹性橡胶（2）上并被发射，反射光带有所述纹路信息，所述反射光依次经过所述腔体和玻璃片（3）后被所述摄像头（1）探测。/n

【技术特征摘要】
1.一种充流体式触觉传感器，其特征在于：包括摄像头（1）、弹性橡胶（2）、玻璃片（3）、设有光源的电路板（5）以及外壳（6）；所述弹性橡胶（2）和玻璃片（3）之间通过密封圈（4）连接，在所述弹性橡胶（2）和玻璃片之间形成密封腔体，所述腔体内充有流体；所述弹性橡胶（2）朝向所述玻璃片（3）的一面上设有纹路；所述摄像头（1）和设有光源的电路板（5）设置在所述外壳（6）的第一面上；所述外壳（6）的第一面朝向所述玻璃片（3）；所述光源发出的光依次经所述玻璃片（3）和腔体透射后到达所述弹性橡胶（2）上并被发射，反射光带有所述纹路信息，所述反射光依次经过所述腔体和玻璃片（3）后被所述摄像头（1）探测。

【专利技术属性】
技术研发人员：李建华，
申请(专利权)人：慧伯特上海智能科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：上海;31