專利名稱：移動(dòng)觸發(fā)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)觸發(fā)傳感器，特別是涉及一種機(jī)器人觸覺領(lǐng)域中接近覺和滑覺的復(fù)合檢測裝置。
由電子工業(yè)出版社1996年9月出版的《智能機(jī)器人傳感技術(shù)》一書曾公開了二種傳感器，一種是第六章接近覺傳感器第2節(jié)工程觸須中的“簡易觸須傳感器”，另一種是第七章滑覺傳感器第4節(jié)貝爾格萊德手掌滑覺傳感器中的“貝爾格萊德第二種手滑覺傳感器”，其中“簡易觸須傳感器”的觸須是直線型的，是不可伸縮的，只能檢測偏移的有無，功能單一，不易量化；“貝爾格萊德第二種手滑覺傳感器”由于中間的指針也是直線型的，是不可伸縮的，因此傳感器表層只能采用軟材料，同樣也是功能單一，不易量化。
本發(fā)明的目的是提供一種用于同時(shí)檢測接近覺和滑覺參數(shù)的裝置，用一個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)通常二個(gè)傳感器的功能，可以監(jiān)測傳感器底板與被監(jiān)測物體之間是否有滑動(dòng)或分離的事件發(fā)生。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，它由底板、磁鐵、固定柱、印刷電路板、二個(gè)帶有金屬過孔的雙面焊盤、彈性觸須、觸頭等組成，固定柱與底板連接，印刷電路板用螺釘緊固在固定柱上并與底板保持有距離，二個(gè)焊盤之間互相絕緣，彈性觸須的固定端由螺釘固定在第一焊盤處，中間段做成彈簧型以利形變，活動(dòng)端從附近的第二焊盤金屬過孔中間穿過并伸出底板，當(dāng)彈性觸須接觸第二焊盤時(shí)二個(gè)焊盤之間形成通路，反之?dāng)嗦?，通、斷信號由?dǎo)線引出作為傳感器的輸出信號。
彈性觸須在穿過第二焊盤以前彎曲成二個(gè)弧型過度的90度轉(zhuǎn)彎，使得彈性觸須與印刷電路板平行的一段可以在彈性預(yù)應(yīng)力的作用下向焊盤方向壓緊，使二個(gè)焊盤之間形成通路，傳感器輸出通路信號，用做判定傳感器的底板已經(jīng)與被監(jiān)測物體分離；當(dāng)傳感器的底板與其他物體靠緊時(shí)，其他物體將通過觸頭向傳感器內(nèi)部方向推入彈性觸須，因此使彈性觸須與第二焊盤的接觸部位脫離接觸，傳感器將輸出斷路信號，這是本發(fā)明的接近覺傳感器功能。
當(dāng)沒有產(chǎn)生滑動(dòng)事件時(shí)彈性觸須保持在第二焊盤金屬過孔的中間位置，不接觸第二焊盤的金屬過孔，傳感器輸出斷路信號；當(dāng)被監(jiān)測物體與傳感器底板之間雖然沒有分離，但是發(fā)生了相互之間的滑動(dòng)位移時(shí)，由于觸頭與被監(jiān)測物體之間摩擦力的作用并不立即隨著滑動(dòng)，從而造成了觸頭后部的觸須段向某方向傾斜并導(dǎo)致與第二焊盤的金屬過孔部位接觸，傳感器于是輸出通路信號，這是本發(fā)明的滑覺傳感器功能。
所述的彈性觸須彎曲成多彎形狀，是與現(xiàn)有技術(shù)中直線型觸須最大的不同，實(shí)現(xiàn)了只用一根觸須就完成了接近覺傳感器的伸縮觸發(fā)和滑覺傳感器的偏移觸發(fā)雙重功能，同時(shí)還完成了觸須活動(dòng)端的柔性定位及觸須本身的導(dǎo)電功能，為了防止表面氧化，彈性觸須用合金材料制成。第二焊盤與彈性觸須配合完成了接近覺檢測和滑覺檢測所需的導(dǎo)電功能。底板是用硬質(zhì)材料制造的，并且在觸頭的對應(yīng)部位開有一個(gè)比第二焊盤金屬過孔稍大的約束孔，以便觸頭在滑動(dòng)產(chǎn)生時(shí)可以相對底板向各方向移動(dòng)并受到此孔的約束。觸頭是用具有較大摩擦力的絕緣材料制造的并套裝在彈性觸須的活動(dòng)端。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用了復(fù)合功能的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，節(jié)省安裝空間，可以方便地調(diào)整靈敏度和得到量化參數(shù)。本發(fā)明適用范圍廣泛，適合機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)控制、安防檢測等方面應(yīng)用。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明的側(cè)視剖面圖，其中數(shù)字指示的部位含義如下1.底板2.觸頭約束孔3.觸頭4.螺母5.彈簧墊6.固定柱7.印刷電路板8.平墊
9.彈性觸須固定螺釘10.彈性觸須固定端11.彈性觸須主要形變區(qū)段12.彈性觸須活動(dòng)端柔性定位區(qū)段13.彈性觸須接近覺敏感導(dǎo)電區(qū)段14.第二焊盤及金屬過孔15.彈性觸須活動(dòng)端16.印刷電路板固定螺釘17.第一焊盤及金屬過孔圖2是在垂直外力作用下觸頭及彈性觸須活動(dòng)端回縮示意圖，其中數(shù)字指示的部位含義如下1.底板3.觸頭13.彈性觸須接近覺敏感導(dǎo)電區(qū)段14.第二焊盤及金屬過孔18.外力方向示意箭頭圖3是傳感器相對被監(jiān)測物體向下滑動(dòng)時(shí)反作用力方向示意圖及彈性觸須活動(dòng)端相對于底板向上偏移并與焊盤的金屬過孔接觸示意圖，其中數(shù)字指示的部位含義如下1.底板2.觸頭約束孔3.觸頭14.第二焊盤及金屬過孔15.彈性觸須活動(dòng)端滑覺敏感導(dǎo)電區(qū)段18.外力方向示意箭頭圖4是彈性觸須立體透視圖。
圖5是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)立體透視圖。
首先參照圖1，印刷電路板7用螺釘16緊固在與底板1一體的固定柱6上，第一焊盤17與第二焊盤14在制作印刷電路板時(shí)已經(jīng)按需要位置定位并連接到傳感器的輸出端，這二個(gè)焊盤之間導(dǎo)通與否決定了本發(fā)明的輸出狀態(tài)。
參照圖4，這是本發(fā)明的關(guān)鍵部件彈性觸須，上部被彎曲成孔狀，準(zhǔn)備穿過螺釘固定，中間繞成彈簧狀，用以吸收大部分彈性形變應(yīng)力，下部靠近活動(dòng)端的二個(gè)90度轉(zhuǎn)彎，是本發(fā)明的電氣開關(guān)部位，是敏感導(dǎo)電區(qū)段，如同其他開關(guān)中的活動(dòng)觸點(diǎn)。
參照圖1，固定觸點(diǎn)就是第二焊盤14的右表面和金屬過孔的內(nèi)表面。底板1的左側(cè)面是與被監(jiān)測物體直接接觸的工作面，底板1在圖1中畫成垂直方式，是因?yàn)楣δ軜訖C(jī)是專為吸附在垂直的物體外表面上設(shè)計(jì)的，本發(fā)明同樣可以工作在水平狀態(tài)上。3是接觸被監(jiān)測物體的觸頭，是用優(yōu)質(zhì)橡膠材料制成的，觸頭有二個(gè)作用，一是絕緣作用，二是起增大摩擦力的作用，目前的位置是懸空狀態(tài)，觸頭3的左側(cè)沒有其他物體，因此觸頭3可以在彈性觸須的預(yù)應(yīng)力作用下自由地向左伸出，直到彈性觸須的接近覺敏感導(dǎo)電區(qū)段13靠緊在第二雙面焊盤14的右表面上。由于彈性觸須是用不易氧化的鎳合金絲制作的，因此表面的導(dǎo)電性能良好，13與14的接觸使上面的第一焊盤17到第二焊盤14之間形成通路，于是傳感器輸出通路信號，這意味著傳感器底板與被監(jiān)測物體處在分離狀態(tài)。
參照圖2，當(dāng)傳感器底板1靠近左側(cè)的被監(jiān)測物體時(shí)，反作用力18向右推動(dòng)觸頭3，使彈性觸須的接近覺敏感導(dǎo)電區(qū)段13與第二焊盤14的右表面脫離接觸，傳感器立即輸出斷路信號，這意味著傳感器底板與被監(jiān)測物體之間的距離已經(jīng)小于本發(fā)明的接近覺檢測靈敏度數(shù)值。觸頭3伸出底板1的長度就是本發(fā)明的接近覺檢測靈敏度，可以通過調(diào)整這個(gè)長度來調(diào)整靈敏度。當(dāng)?shù)装?完全靠緊被監(jiān)測物體時(shí)，觸頭3縮回到與底板1左表面齊平的位置，并保持了對被監(jiān)測物體的適當(dāng)壓力，這個(gè)壓力是本發(fā)明滑覺檢測的必要壓力，它使觸頭3不易在被監(jiān)測物體外表面上滑動(dòng)。
參照圖3，當(dāng)傳感器底板1向某個(gè)方向滑動(dòng)時(shí)(圖3中是向下滑動(dòng))，反作用力18向斜上方推動(dòng)觸頭3，觸頭3不離開原來與被監(jiān)測物體的接觸點(diǎn)，只是圍繞著接觸點(diǎn)向下轉(zhuǎn)動(dòng)，綜合結(jié)果是相對于底板1向上移動(dòng)，插接在其內(nèi)部的彈性觸須活動(dòng)端15也隨著向上偏移并使彈性觸須的其他區(qū)段產(chǎn)生彈性形變，繼續(xù)的偏移最終使彈性觸須的滑覺敏感導(dǎo)電區(qū)段15接觸到第二焊盤14的金屬過孔內(nèi)表面，傳感器立即輸出通路信號，這意味著傳感器底板與被監(jiān)測物體之間產(chǎn)生了滑動(dòng)位移。第二焊盤14金屬過孔的直徑，決定了本發(fā)明的滑覺檢測靈敏度，可以通過預(yù)先設(shè)定這個(gè)直徑的具體數(shù)值來設(shè)定滑覺靈敏度。當(dāng)滑動(dòng)再繼續(xù)時(shí)，觸頭3會(huì)偏移到約束孔2的邊緣而被阻擋，這是偏移的極限位置，此后將使觸頭3與被監(jiān)測物體之間也產(chǎn)生被迫的滑動(dòng)，但這個(gè)滑動(dòng)不會(huì)造成部件的永久損壞，待移開傳感器時(shí)，觸頭3會(huì)自動(dòng)回中。
本發(fā)明的接近覺檢測和滑覺檢測的結(jié)果都會(huì)反映到傳感器的輸出結(jié)果中，在傳感器底板與被監(jiān)測物體之間靠緊的狀態(tài)下，傳感器輸出斷路信號，如果在傳感器底板與被監(jiān)測物體之間有滑動(dòng)或分離的事件發(fā)生，都會(huì)立即發(fā)出通路的觸發(fā)信息。
本發(fā)明的功能樣機(jī)已經(jīng)完成，如有需要可以提供。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)觸發(fā)傳感器，可以監(jiān)測傳感器底板與被監(jiān)測物體之間是否有滑動(dòng)或分離的事件發(fā)生，由底板、磁鐵、固定柱、印刷電路板、二個(gè)帶有金屬過孔的雙面焊盤、彈性觸須、觸頭等組成，固定柱與底板連接，印刷電路板用螺釘緊固在固定柱上并與底板保持有距離，二個(gè)焊盤之間互相絕緣，其特征在于彈性觸須的固定端由螺釘固定在第一焊盤處，活動(dòng)端從附近的第二焊盤金屬過孔中間穿過并伸出底板，當(dāng)彈性觸須接觸第二焊盤時(shí)二個(gè)焊盤之間形成通路，反之?dāng)嗦?，通、斷信號由?dǎo)線引出作為傳感器的輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)觸發(fā)傳感器，其特征在于彈性觸須在穿過第二焊盤以前彎曲成二個(gè)弧型過度的90度轉(zhuǎn)彎，使得彈性觸須與印刷電路板平行的一段可以在彈性預(yù)應(yīng)力的作用下向焊盤方向壓緊，使二個(gè)焊盤之間形成通路，傳感器輸出通路信號，用做判定傳感器的底板已經(jīng)與被監(jiān)測物體分離；當(dāng)傳感器的底板與其他物體靠緊時(shí)，其他物體將通過觸頭向傳感器內(nèi)部方向推入彈性觸須，因此使彈性觸須與第二焊盤的接觸部位脫離接觸，傳感器將輸出斷路信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)觸發(fā)傳感器，其特征在于當(dāng)沒有產(chǎn)生滑動(dòng)事件時(shí)彈性觸須保持在第二焊盤金屬過孔的中間位置，不接觸第二焊盤的金屬過孔，傳感器輸出斷路信號；當(dāng)被監(jiān)測物體與傳感器底板之間雖然沒有分離，但是發(fā)生了相互之間的滑動(dòng)位移時(shí)，由于觸頭與被監(jiān)測物體之間摩擦力的作用并不立即隨著滑動(dòng)，從而造成了觸頭后部的觸須段向某方向傾斜并導(dǎo)致與第二焊盤的金屬過孔部位接觸，傳感器于是輸出通路信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)觸發(fā)傳感器，其特征在于彈性觸須彎曲成多彎形狀，實(shí)現(xiàn)了只用一根觸須就完成了接近覺傳感器的伸縮觸發(fā)和滑覺傳感器的偏移觸發(fā)雙重功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)觸發(fā)傳感器，其特征在于第二焊盤與彈性觸須配合完成了接近覺和滑覺檢測所需的導(dǎo)電功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)觸發(fā)傳感器，其特征在于底板是用硬質(zhì)材料制造的，并且在觸頭的對應(yīng)部位開有一個(gè)比第二焊盤金屬過孔稍大的約束孔，以便觸頭在滑動(dòng)產(chǎn)生時(shí)可以相對底板向各方向移動(dòng)并受到此孔的約束。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)觸發(fā)傳感器，其特征在于所述的觸頭是用具有較大摩擦力的絕緣材料制造的并套裝在彈性觸須的活動(dòng)端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)觸發(fā)傳感器，特別是涉及一種機(jī)器人觸覺領(lǐng)域中接近覺和滑覺的復(fù)合檢測裝置。本發(fā)明由底板、印刷電路板、彈性觸須等組成，特別是僅用一根彈性觸須就完成了接近覺傳感器和滑覺傳感器的雙重功能，可以監(jiān)測傳感器底板與被監(jiān)測物體之間是否產(chǎn)生滑動(dòng)或分離的事件發(fā)生。
文檔編號B25J13/08GK1513646SQ0312282
公開日2004年7月21日 申請日期2003年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者薛偉, 薛 偉 申請人:薛偉, 薛 偉