專(zhuān)利名稱(chēng)：多方向性滑覺(jué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械手滑覺(jué)傳感器，尤其是一種能自動(dòng)檢測(cè)滑動(dòng)方向的機(jī)械手滑覺(jué)傳感器。
背景技術(shù)：
滑覺(jué)傳感器是機(jī)械手中用來(lái)感覺(jué)、檢測(cè)機(jī)器人與抓握對(duì)象間滑移程度的傳感器 (圖1)。為了在抓握物體時(shí)確定一個(gè)適當(dāng)?shù)奈樟χ担枰獙?shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)械手與抓握對(duì)象之間接觸表面的相對(duì)滑動(dòng)，然后判斷握力，在不損傷物體的情況下逐漸增加力量。滑覺(jué)檢測(cè)功能是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人柔性抓握的必備條件。但一般的滑覺(jué)傳感器無(wú)法自動(dòng)檢測(cè)滑動(dòng)方向即滑動(dòng)偏角的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種多方向性滑覺(jué)傳感器，用于解決現(xiàn)有的滑覺(jué)傳感器無(wú)法自動(dòng)檢測(cè)滑動(dòng)方向即滑動(dòng)偏角的技術(shù)問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種多方向性滑覺(jué)傳感器，包括滑覺(jué)輪、 精密電位器a、心軸、支架、軸托、壓縮彈簧、扭力彈簧、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、精密電位器b、箱體及箱蓋， 其特點(diǎn)是箱體內(nèi)裝有滑覺(jué)輪，且滑覺(jué)輪與抓握對(duì)象接觸處伸出箱蓋，滑覺(jué)輪通過(guò)心軸與支架前端叉型結(jié)構(gòu)處轉(zhuǎn)動(dòng)連接，心軸上裝有精密電位器a，精密電位器a外端固定在支架的叉型結(jié)構(gòu)端面上，內(nèi)端跟隨心軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，支架后端支撐在軸托上，軸托固定在箱體內(nèi)，，支架后端內(nèi)活動(dòng)配合連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸，且轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支架之間裝有壓縮彈簧，轉(zhuǎn)動(dòng)軸后端轉(zhuǎn)動(dòng)連接精密電位器b，精密電位器b外端固定在箱體上，內(nèi)端跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸和精密電位器b外面套有扭力彈簧，且扭力彈簧一端固定在支架上，另一端固定在箱體上。箱體與機(jī)械手手爪相連接；箱蓋用固定螺釘和彈簧墊圈固定在箱體上；軸托用軸托固定螺釘固定在箱體內(nèi)。檢測(cè)時(shí)，滑覺(jué)輪被推進(jìn)箱體內(nèi)且依靠壓縮彈簧始終與被抓對(duì)象接觸。本發(fā)明的有益效果是
由滑覺(jué)輪、精密電位器a、精密電位器b、心軸、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、支架、軸托、壓縮彈簧、扭力彈簧等組成一個(gè)多方向性滑覺(jué)傳感器?？梢詸z測(cè)機(jī)械手與抓握對(duì)象之間有無(wú)相對(duì)滑動(dòng)以及滑動(dòng)偏角。該傳感器結(jié)構(gòu)緊湊、可靠，可以自動(dòng)跟隨對(duì)象的滑動(dòng)方向。解決了一些滑覺(jué)傳感器無(wú)法自動(dòng)檢測(cè)滑動(dòng)方向即滑動(dòng)偏角的問(wèn)題。利用這種傳感器，可以檢測(cè)、監(jiān)測(cè)兩物體之間是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向。


圖1是滑覺(jué)傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人與抓握對(duì)象間滑移的示意圖； 圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主剖視圖；圖3是圖2的俯剖視圖4是用以判定機(jī)械手與抓握對(duì)象沿著鉛垂線(xiàn)方向滑移程度及趨勢(shì)原理圖； 圖5是圖4的左視圖6是用以判定機(jī)械手與抓握對(duì)象滑動(dòng)方向并非沿鉛垂線(xiàn)方向滑移程度及趨勢(shì)原理
圖7是圖6的左視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1至圖3所示，本發(fā)明的多方向性滑覺(jué)傳感器20，包括滑覺(jué)輪1、精密電位器 a2、心軸3、支架4、軸托5、壓縮彈簧6、扭力彈簧7、轉(zhuǎn)動(dòng)軸8、精密電位器b9、箱體10及箱蓋 11、固定螺釘13、彈簧墊圈14和軸托固定螺釘15等。箱體10與機(jī)械手21相連接。箱蓋11用固定螺釘13和彈簧墊圈14固定在箱體 10上。箱體10內(nèi)裝有滑覺(jué)輪1，且滑覺(jué)輪1與抓握對(duì)象12接觸處伸出箱蓋11，滑覺(jué)輪1 通過(guò)心軸3與支架4前端叉型結(jié)構(gòu)處轉(zhuǎn)動(dòng)連接，心軸3上裝有精密電位器a2，精密電位器a2 外端固定在支架4的叉型結(jié)構(gòu)端面上，內(nèi)端跟隨心軸3 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，支架4后端支撐在軸托5 上，軸托5用軸托固定螺釘15固定在箱體10內(nèi)。支架4后端內(nèi)腔內(nèi)活動(dòng)配合連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸 8，且轉(zhuǎn)動(dòng)軸8與支架4之間裝有壓縮彈簧6，轉(zhuǎn)動(dòng)軸8后端轉(zhuǎn)動(dòng)連接精密電位器b9，精密電位器b9外端固定在箱體10上，內(nèi)端跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸8 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸8和精密電位器b9外面套有扭力彈簧7，且扭力彈簧7 —端固定在支架4上，另一端固定在箱體10上。各部件及之間關(guān)系
(1)滑覺(jué)輪1:與抓握對(duì)象12接觸。將感受到的相對(duì)移動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)的部件。不工作時(shí)，壓縮彈簧6處于原始狀態(tài)未被壓縮，滑覺(jué)輪1伸出箱蓋11外。工作時(shí)，滑覺(jué)輪1被推進(jìn)箱體10內(nèi)且依靠壓縮彈簧6力始終與抓握對(duì)象12接觸，壓縮彈簧6處于壓縮狀態(tài)。(2)精密電位器a2 外端用螺釘固定在支架4的叉型結(jié)構(gòu)處，內(nèi)端跟隨心軸3 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，用以形成傳感信號(hào)，并將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。精密電位器a2可選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)系列型號(hào)或定制。(3)心軸3 用以支撐滑覺(jué)輪1，帶動(dòng)精密電位器a2使之形成轉(zhuǎn)動(dòng)。(4)支架4: 一端為叉型結(jié)構(gòu)，用以固定和支撐心軸3、滑覺(jué)輪1、精密電位器a2。另一端為圓形結(jié)構(gòu)，并與轉(zhuǎn)動(dòng)軸8配合連接。(5)軸托5 用于托持支架4的圓形部分，并使支架4繞所規(guī)定的軸線(xiàn)轉(zhuǎn)。(6)壓縮彈簧6 安裝在支架4的內(nèi)腔。在壓縮彈簧力的作用下，使機(jī)械手21在抓握對(duì)象12時(shí)保證滑覺(jué)輪1與抓握對(duì)象12始終接觸。扭力彈簧7 —端與箱體10固定，一端與支架4固定，保持滑覺(jué)輪1原始無(wú)偏角位置。當(dāng)機(jī)械手21不工作時(shí)，由于扭力彈簧7的扭力作用使滑覺(jué)輪1始終處于自然垂直狀態(tài)，即觸覺(jué)輪1的原始無(wú)偏角位置。轉(zhuǎn)動(dòng)軸8 連接支架4與精密電位器b9，并與精密電位器b9形成相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。(7)精密電位器b9 安裝在箱體10上。外端固定，內(nèi)端跟隨心軸3 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，用以形成傳感信號(hào)，并將轉(zhuǎn)動(dòng)角轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，檢測(cè)原始位置與滑覺(jué)方向的偏角。精密電位器b9可選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)系列型號(hào)或定制。(8)箱體10 在箱體10內(nèi)安裝滑覺(jué)輪1、支架4、心軸3、轉(zhuǎn)動(dòng)軸8、壓縮彈簧6、扭力彈簧7、軸托5及精密電位器a2與精密電位器b9等，并與機(jī)械手21手爪相連接。箱體 10采用1-1. 5mm普通金屬板拼接成型。滑覺(jué)輪1與箱體10內(nèi)壁留有1. 5_2mm的空隙。整體安裝后滑覺(jué)輪1在自然狀態(tài)下突出箱蓋11為1-1. 5mm。(9)箱蓋11 與箱體10連接。箱蓋11采用1_1. 5mm普通金屬板制成。(10)箱蓋固定螺釘13 用于固定箱體10與箱蓋11。(11)彈簧墊圈14:用于防止箱蓋固定螺釘13因震動(dòng)而彈出。(12)軸托固定螺釘15 用于固定軸托5在箱體10內(nèi)的位置。本發(fā)明的工作原理
當(dāng)機(jī)械手21在抓握物體時(shí)，滑覺(jué)輪1與抓握對(duì)象12接觸后，如果機(jī)械手20握力不夠， 抓握對(duì)象12與滑覺(jué)輪1產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)抓握對(duì)象12沿著鉛垂線(xiàn)方向滑動(dòng)時(shí)，此時(shí)由于滑覺(jué)輪1在壓縮彈簧6的彈簧力作用下始終與抓握對(duì)象12接觸并沿滑動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。與滑覺(jué)輪1相連的心軸3 —起跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，隨之使精密電位器a2產(chǎn)生輸出信號(hào)。由此產(chǎn)生的輸出信號(hào)即為檢測(cè)機(jī)械手21與抓握對(duì)象12間滑移程度信號(hào)，用以判定機(jī)械手21與抓握對(duì)象12 間滑移程度及趨勢(shì)，如圖4，5所示。當(dāng)抓握對(duì)象由于各種原因的影響，其滑動(dòng)方向并非沿鉛垂線(xiàn)方向滑動(dòng)時(shí)，由于摩擦力的作用使滑覺(jué)輪1跟隨抓握對(duì)象12 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，并繞與支架4連接在一起的轉(zhuǎn)動(dòng)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)由于滑覺(jué)輪1在壓縮彈簧6及扭力彈簧7的彈簧力作用下與原始位置保持一定的偏角并始終與抓握對(duì)象12接觸并沿滑動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持滑覺(jué)輪與抓握對(duì)象12運(yùn)動(dòng)方向的一致性。此時(shí)精密電位器a2與精密電位器b9產(chǎn)生輸出信號(hào)。精密電位器a2的輸出信號(hào)判別機(jī)械手21與抓握對(duì)象12間滑移程度，精密電位器b9產(chǎn)生輸出信號(hào)判別機(jī)械手21 與抓握對(duì)象12間滑移方向。由此產(chǎn)生的輸出信號(hào)即為檢測(cè)機(jī)械手21與抓握對(duì)象12間滑移程度信號(hào)，用以判定機(jī)械手21與抓握對(duì)象12間滑移程度及趨勢(shì)，如圖6，7所示。
權(quán)利要求
1.一種多方向性滑覺(jué)傳感器，包括滑覺(jué)輪(1)、精密電位器a(2)、心軸(3)、支架(4)、軸托(5)、壓縮彈簧(6)、扭力彈簧(7)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸(8)、精密電位器b (9)、箱體(10)及箱蓋(11)， 其特征在于所述箱體(10)內(nèi)裝有滑覺(jué)輪(1 )，且滑覺(jué)輪(1)與抓握對(duì)象(12)接觸處伸出箱蓋(11)，滑覺(jué)輪(1)通過(guò)心軸(3)與支架(4)前端叉型結(jié)構(gòu)處轉(zhuǎn)動(dòng)連接，心軸(3)上裝有精密電位器a (2)，精密電位器a (2)外端固定在支架(4)的叉型結(jié)構(gòu)端面上，內(nèi)端跟隨心軸(3) —起轉(zhuǎn)動(dòng)，支架(4)后端支撐在軸托(5)上，軸托(5)固定在箱體(10)內(nèi)，，支架(4) 后端內(nèi)腔內(nèi)活動(dòng)配合連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸8，且轉(zhuǎn)動(dòng)軸(8)與支架(4)之間裝有壓縮彈簧(6)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸 (8)后端轉(zhuǎn)動(dòng)連接精密電位器b (9)，精密電位器b (9)外端固定在箱體(10)上，內(nèi)端跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸(8)—起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸(8)和精密電位器b (9)外面套有扭力彈簧(7)，且扭力彈簧 (7) —端固定在支架(4)上，另一端固定在箱體(10)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多方向性滑覺(jué)傳感器，其特征在于；所述箱體(10)與機(jī)械手 (20)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多方向性滑覺(jué)傳感器，其特征在于；所述箱蓋(11)用固定螺釘(13)和彈簧墊圈(14)固定在箱體(10)上；所述軸托(5)用軸托固定螺釘(15)固定在箱體(10)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多方向性滑覺(jué)傳感器，其特征在于；檢測(cè)時(shí)，所述滑覺(jué)輪(1) 被推進(jìn)箱體(1)內(nèi)且依靠壓縮彈簧(6)始終與被抓對(duì)象(12)接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多方向性滑覺(jué)傳感器，箱體內(nèi)裝有滑覺(jué)輪，滑覺(jué)輪通過(guò)心軸與支架前端叉型結(jié)構(gòu)處轉(zhuǎn)動(dòng)連接，精密電位器a外端固定在支架的叉型結(jié)構(gòu)端面上，內(nèi)端跟隨心軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，支架后端支撐在軸托上，軸托固定在箱體內(nèi)，支架后端內(nèi)活動(dòng)配合連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸，且轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支架之間裝有壓縮彈簧，轉(zhuǎn)動(dòng)軸后端轉(zhuǎn)動(dòng)連接精密電位器b，精密電位器b外端固定在箱體上，內(nèi)端跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸和精密電位器b外面套有扭力彈簧，且扭力彈簧一端固定在支架上，另一端固定在箱體上。本發(fā)明可以檢測(cè)機(jī)械手與抓握對(duì)象之間有無(wú)相對(duì)滑動(dòng)以及滑動(dòng)偏角。它結(jié)構(gòu)緊湊、可靠，可以自動(dòng)跟隨對(duì)象的滑動(dòng)方向，解決了一些滑覺(jué)傳感器無(wú)法自動(dòng)檢測(cè)滑動(dòng)方向即滑動(dòng)偏角的問(wèn)題。
文檔編號(hào)B25J19/02GK102501257SQ20111030742
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者林凱, 石鋼, 胡颯英 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院