專利名稱：物體的接觸型傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物體的接觸型傳感器，尤其涉及接觸型傳感器的 部件和安裝方式，主要用于將接觸型傳感器固定在機(jī)器人等機(jī)電類物體 上，以便于機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中感知障礙物。
背景技術(shù)：
在專利申請(qǐng)?zhí)枮?00410014461.0的公開(kāi)說(shuō)明書(shū)中提到了一種物體的接 觸型傳感器，但在實(shí)際應(yīng)用中由于受海綿的加工工藝的限制，海綿體的形 體一般是切割而成的，海綿體一次成形為一個(gè)不規(guī)則的套子有一定的難 度。對(duì)于一些表面形狀不平整的物體，比如錐體或柱體或臺(tái)體，如果一定 要用切割方式把海綿中間掏空，加工成海綿套子，則會(huì)浪費(fèi)海綿材料并且 加工工藝較復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種接觸型傳感器的加 工、裝配方案。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下述設(shè)計(jì)達(dá)到的將切成片狀的海綿粘貼到 一個(gè)外套的內(nèi)側(cè)，該外套被切割或裁剪成如物體表面的展開(kāi)圖形狀，并加 工成一個(gè)套子，連同海綿一起套裝在物體的表面的簿膜開(kāi)關(guān)上。此法避免 了要單純將海綿加工成物體表面的形狀的麻煩，只要將片狀的海綿進(jìn)行簡(jiǎn) 單的切割、裁剪，用本實(shí)用新型的外套固定片狀海綿，并和海綿一起保持 成物體表面的形狀，簡(jiǎn)單可靠，并且可以節(jié)省海綿的用料，增加物體的美 觀。外套可用人造薄膜或服裝面料或皮革制品加工而成。
本實(shí)用新型對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于為機(jī)器人裁剪、加工服裝，配套 的接觸型傳感器尤其在移動(dòng)型機(jī)器人——比如吸塵機(jī)器人上有較好的應(yīng)用 前景。


圖l為本實(shí)用新型部件示意圖。圖2 圖8為一些物體與障礙物接觸位置示意圖，其中圖3、圖4為俯 視圖，其余為側(cè)視圖。圖9為一個(gè)外凸的柱體俯視圖。圖10為一個(gè)圓柱體局部覆蓋傳感器的示意圖(俯視)。圖11 12為一個(gè)吸塵機(jī)器人的俯視圖和側(cè)面示意圖。圖13為圖11的外套裁剪圖。圖14 圖15為吸塵機(jī)器人的海綿形體示意圖。圖16 圖17為圖14 圖15的裁剪剖視圖(拉直狀態(tài))。圖18為一球臺(tái)體的外套與海綿裁剪示意圖。圖19 圖21為上圓下方臺(tái)體的俯視圖和側(cè)視圖及外套裁剪圖。圖22 圖23為一種吸塵機(jī)器人的側(cè)視圖和俯視圖。圖24為一種吸塵機(jī)器人的海綿形體示意圖。圖25為圖24的裁剪剖視圖。圖26 圖28為圖25的裁剪、拼裝示意圖。圖29為外套"收省"裁剪示意圖。圖30為外套"收省"縫制后的示意圖。
具體實(shí)施方式
一種物體的接觸型傳感器，如圖1，它包括一個(gè)外套1、 一塊或幾塊片 狀海綿2及微動(dòng)開(kāi)關(guān)3 (本例為薄膜式微動(dòng)開(kāi)關(guān))。微動(dòng)開(kāi)關(guān)3設(shè)置在物 體表面外，外套和片狀海綿位于微動(dòng)開(kāi)關(guān)外(這個(gè)"外"廣義上講是以物
體為中心的，狹義上講傳感器被垂直布置于物體上時(shí)，外套和片狀海綿位 于微動(dòng)開(kāi)關(guān)"外"，微動(dòng)開(kāi)關(guān)朝上布置時(shí)，外套和片狀海綿應(yīng)位于微動(dòng)開(kāi)關(guān)上，但可將這種情況理解為傳感器被轉(zhuǎn)過(guò)90度，還包括傳感器被斜著布 置的方式，這些均可等同于將外套和片狀海綿位于微動(dòng)開(kāi)關(guān)"外"的情 況，這個(gè)"上"可看作等同于"外")。傳感器的外套是由皮革、人造革、人造面料(包括現(xiàn)在通用的布料、 化纖面料等可以縫制衣服的材料、塑料簿膜(包括化工合成的薄膜如珍珠棉甚至海綿簿膜等)的一種或幾種做成的。外套與海綿之間可直接包裹 (使用用線或橡筋等收束的外套將片狀海綿壓在物體表面的微動(dòng)開(kāi)關(guān) 上)，或采用采用捆綁(外套為一條或幾條帶子或松緊帶，甚至是線)、 粘貼、縫制(如衣服與隔里)、套裝(如棉襖、羽絨服、救生服一樣，把 海綿裝在外套里面)等方式連接， 一起固定在物體表面的微動(dòng)開(kāi)關(guān)l:.。外套可包在海綿外，海綿處于微動(dòng)開(kāi)關(guān)與外套間；海綿也可包在外套 外(相當(dāng)于帶隔里的衣服反穿)，外套處于海綿與微動(dòng)開(kāi)關(guān)之間，海綿可 粘貼或縫制在外套外，外套直接通過(guò)包裹、捆綁等方式固定在微動(dòng)開(kāi)關(guān) 外。海綿還可套裝在外套中，外套直接包裹或捆綁在微動(dòng)開(kāi)關(guān)外。 如果使用線或帶捆綁海綿的方式固定海綿，線或帶還可以穿在片狀海 綿中，此時(shí)外套就簡(jiǎn)化為至少一根線或帶了。微動(dòng)開(kāi)關(guān)一般為塑料薄膜式微動(dòng)開(kāi)關(guān)，薄膜開(kāi)關(guān)的覆蓋面基本等同海 綿；當(dāng)然也可為常用的機(jī)械式、導(dǎo)電橡膠式或電容式微動(dòng)開(kāi)關(guān)(可以以少 量開(kāi)關(guān)配合海綿覆蓋較大面積，比如2 3個(gè)開(kāi)關(guān)(邊上兩個(gè)或可加七中間 一個(gè))與海綿條配合，可檢測(cè)一個(gè)條狀的區(qū)域，或者角上四個(gè)、中央一個(gè) 共五個(gè)開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)一個(gè)面)，上述微動(dòng)開(kāi)關(guān)還可以組合方式存在。如果 是薄膜開(kāi)關(guān)，且海綿直接與薄膜開(kāi)關(guān)緊挨，薄膜開(kāi)關(guān)的形式還可以是專利
申請(qǐng)?zhí)枮?00410014461.0的公開(kāi)說(shuō)明書(shū)中描述的幾種變形，包括海綿與上 層膜復(fù)合在一起的情況，即隔離膜上為導(dǎo)電海綿。為了使裝了外套的物體更人性化，可在外套上設(shè)計(jì)文字或圖案，像人 衣服的圖案一樣加工這些文字或圖案。外套在物體上的安裝方式可采用左右連接法直接用拉鏈或線連接或在外套的左右兩端設(shè)置多余的接頭，接頭處類似于衣服的門(mén)襟可用鈕扣、 按扣、拉鏈、刺毛扣、粘合、縫合(縫合在反面)等方式連接。外套的安裝還可采用上下固定法在外套的上部和下部有多余的面 料，多余部分通過(guò)下列方式固定1)直接粘貼；2)兩端有孔，直接掛在 物體上部或下部的柱栓上；3)兩端有套，套內(nèi)穿線(包括金屬線、橡筋 等)，用線收緊并相互扣住，或扣在物體上部及下部；4)物體上部或下部 有箍，用箍壓住外套的兩端；5)用膠帶直接把外套兩端收縮在物體的上部 或下部外側(cè)，為美觀起見(jiàn)，膠帶上可印刷文字或圖案……，當(dāng)然兩端的固 定方式可以任選上述一種。外套的安裝可采用左右連接法和上下固定法混合使用，即既用左右連 接法又用上下固定法。外套還可采用縫制的方式直接縫制成一個(gè)套子或袋子，片狀海綿可被 安裝或粘貼在上(或下)開(kāi)口的套子中，套子(連同海綿)直接套在物體 表面，套子口用上下固定法中的一種收束在物體的上端或下端。外套的套子的開(kāi)口還可被縫制在中部，開(kāi)口最后封閉的方式如同左右連接法中的一種(比如拉鏈或扣子)。為安裝正確、到位，可在物體表面透過(guò)薄膜開(kāi)關(guān)(如果微動(dòng)開(kāi)關(guān)是薄 膜開(kāi)關(guān))、海綿體設(shè)置一些卡口或固定螺釘；簿膜開(kāi)關(guān)可掛置或卡置或粘 貼或用卡口或用螺釘固定裝置于物體表面，其它種類的微動(dòng)開(kāi)關(guān)可類似于 計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)上的開(kāi)關(guān)的固定方式固定，只是開(kāi)關(guān)的布置密度小于鍵盤(pán)。
切割成片狀的海綿可有兩種形狀簡(jiǎn)單片狀或保形片狀。簡(jiǎn)單片狀為 厚薄基本均勻的海綿片，如圖14 (外套在內(nèi)海綿片在外)、圖16;保形片狀指為了配合物體外表的形狀，加工成為凹凸有致的片狀，如圖15、圖 17。簡(jiǎn)單片狀要求物體表面凹凸有致，而保形片狀對(duì)物體表面要求較低。
如果物體為方形柱形(如圖2、圖3)或圓柱體(圖2、圖4)，與垂 直的墻面或障礙物5碰撞時(shí)由于接觸面較大使得有固定步距的物體在有效 行程內(nèi)行進(jìn)的阻力較大，為了避免這種情況可將物體表面設(shè)計(jì)成錐體或臺(tái) 體，如圖5 圖8，還可將物體表面進(jìn)行內(nèi)凹處理，即方形的柱體或臺(tái)體每 個(gè)面中央凹陷，每個(gè)面都是斜面，如圖11、圖14、圖15、圖19、圖22, 當(dāng)然也可以外凸，如圖9。如果物體表面為曲面，外套、海綿和薄膜開(kāi)關(guān) 均可釆用分條法(goremethod)即平行線展開(kāi)法繪制的展開(kāi)圖貼合于物體 的表面，柱形物體的表面展開(kāi)圖較簡(jiǎn)單，基本形狀為長(zhǎng)方形；錐體、圓臺(tái) 體的表面展開(kāi)圖形狀為扇形，對(duì)于球臺(tái)體、橢圓球臺(tái)，由于其展開(kāi)圖不可 能是平面，可將它理解為近似于多個(gè)圓臺(tái)體的聚合，用近似于圓臺(tái)體的方 式展開(kāi)它，當(dāng)然也可用放射線法展開(kāi)；如圖18，物體為一個(gè)球臺(tái)，外套1 可加工成并列的類似三角形狀，瓣?duì)畹暮＞d片2粘合在外套上，外套1頂 部和底部可用上下固定法通過(guò)線4固定在物體的上部和下部。
對(duì)于內(nèi)凹的臺(tái)體，由于海綿片和外套不能自然內(nèi)凹，需要對(duì)海綿和外 套進(jìn)行收束處理(如圖24、圖25)，或者將如圖14的海綿片與外套以海 綿片在外、外套在里的方式固定在物體表面的微動(dòng)開(kāi)關(guān)上，固定方式可以 將海綿粘貼在外套上，外套的里層直接粘貼在簿膜開(kāi)關(guān)的外側(cè)(甚至將外 套與簿膜開(kāi)關(guān)的上層膜合而為一)，或用線(或橡筋或膠帶)在內(nèi)凹處把 外套固定在臺(tái)體上。如果外套在海綿外，可將海綿片的一邊斜著切割，并 將兩塊海綿片的斜邊重疊對(duì)接呈"V"字形，再粘合到外套上，使外套也自 然呈"V"形(如圖26 圖28)，然后再用前面所述的左右連接法或上下
固定法將外套固定。當(dāng)然如果用上下固定法可以不考慮海綿片的連接方 式，直接在內(nèi)凹處設(shè)置穿線的套子(或線在內(nèi)凹處穿過(guò))，用線直接在臺(tái) 體的內(nèi)凹處收束，甚至用線或箍(可以是從上而下的箍)或按扣將簿膜開(kāi) 關(guān)在內(nèi)凹處固定，然后將海綿和外套粘合，整體再粘合在內(nèi)凹的簿膜開(kāi)關(guān) 外。對(duì)于內(nèi)凹外套的裁剪和縫制，還可采用"收省"(縫紉用語(yǔ))的手法處理，如果內(nèi)凹棱線與臺(tái)體的棱線不平行，可將外套一個(gè)面裁剪成如圖29 的形狀，并將裁剪線8和9縫制在一起成如圖30的形狀。為了某些特殊的需要，比如省料、機(jī)構(gòu)緊湊等要求，物體表面還可設(shè) 計(jì)成一些復(fù)雜的形體，比如上圓下方(如圖19、圖20)或上方下圓的臺(tái) 體，可用三角形法展開(kāi)圖的方式設(shè)計(jì)外套，如圖21。一些物體還可設(shè)計(jì)成分層的柱體或臺(tái)體的組合，那么外套除了可用三 角形法展開(kāi)外，還可根據(jù)物體的形狀分層設(shè)計(jì)外套，如圖22、圖23的形 狀(比如吸塵機(jī)器人為了能讓清潔部位涉及茶幾、床等家具的底部的外 緣，使人看下去，看到家具在地面的投影之外的部位基本上是清潔的)， 物體下部為近似的四棱臺(tái)(內(nèi)凹)、中部為圓臺(tái)、上部又為四棱臺(tái)，那么 外套也可分三層設(shè)置，當(dāng)然外套可以只是一個(gè)，在裁剪和縫制時(shí)采用"收 省"或"收褶"方式處理。當(dāng)然上述的外套裁剪方式并不限定使用具體哪 一種，只是舉例說(shuō)明而已。對(duì)于其它一些規(guī)則的或不規(guī)則的物體的形狀，外套的設(shè)計(jì)可以像為人 設(shè)計(jì)服裝一樣進(jìn)行量體裁剪和加工，固定在物體表面的方式還包括常用的 衣服在人身上的固定方式。另外如果物體整體設(shè)計(jì)成球臺(tái)形、橢圓球臺(tái)、圓臺(tái)形、圓錐形等形狀 時(shí)，即物體外表面為曲面時(shí)，簿膜開(kāi)關(guān)也如片狀海綿的形狀一致的方式加工，并且薄膜開(kāi)關(guān)的隔離膜可適當(dāng)加厚或隔離窗口變小(相應(yīng)窗口設(shè)置的 密度變大、數(shù)量變多)，隔離窗口不一定是圓形，可以是長(zhǎng)方形、橢圓形
等任意形狀(相應(yīng)的簿膜開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)也可以是任意形狀)，隔離膜還可用 一層一定厚度海綿或珍珠棉(等輕薄料子)的柵格(或者是開(kāi)窗口的海 綿、珍珠綿)替代， 一一其形狀任意，只要滿足容易生成、便于安裝、能 起到隔離作用的條件即可。在某些場(chǎng)合下，接觸傳感器只需覆蓋物體的局部，如圖10，那么只要簿膜開(kāi)關(guān)(或其它微動(dòng)開(kāi)關(guān))覆蓋局部，海綿以及外套可覆蓋局部也可包 裹全部物體，如果外套只覆蓋局部，它可設(shè)計(jì)成如人的肚兜或圍裙一般用繩索或橡筋(包括松緊帶)4或彈簧(外套邊緣有扣眼或扣環(huán)，彈簧兩端 分別拉住扣眼或扣環(huán))互相拴住，或者掛栓在一些凸出的柱栓上，相當(dāng)于 左右連接法。外套包括海綿可設(shè)計(jì)成較人性化的各種形狀——比如卡通式 等。原來(lái)要在物體表面安裝其它類型的傳感器或充電簧片或散熱、排氣孔 的地方可在相應(yīng)部位的外套、海綿及塑料薄膜開(kāi)關(guān)上開(kāi)一些窗口，如圖 11、圖12中，6為超聲波傳感器通道窗口， 7為進(jìn)氣或排氣窗口。當(dāng)然也 可將這些部件設(shè)置于物體的頂部或底部。
權(quán)利要求1、 一種物體的接觸型傳感器，其特征在于它包括一個(gè)外套、至少一塊 片狀海綿及至少一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)置在物體表面外，外套和片狀 海綿設(shè)置于微動(dòng)開(kāi)關(guān)外，所述的微動(dòng)開(kāi)關(guān)是簿膜式、機(jī)械式、導(dǎo)電橡膠式 和電容式微動(dòng)開(kāi)關(guān)中的一種或者其組合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物體的接觸型傳感器，其特征在所述的 微動(dòng)開(kāi)關(guān)為薄膜式微動(dòng)開(kāi)關(guān)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物體的接觸型傳感器，其特征在于所述 的外套是由皮革、人造革、人造面料、塑料簿膜中的一種或幾種制成的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物體的接觸型傳感器，其特征在于所述 的外套與海綿之間采用采用包裹、捆綁、粘貼、縫制、套裝方式中的一種 連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3-4之一所述的一種物體的接觸型傳感器，其特征在 于所述的外套設(shè)置于海綿外，海綿處于微動(dòng)開(kāi)關(guān)與外套間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3-4之-'所述的一種物體的接觸型傳感器，其特征在 于海綿設(shè)置在外套外，外套處于海綿與微動(dòng)開(kāi)關(guān)之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3-4之一所述的一種物體的接觸型傳感器，其特征在 于海綿套裝在外套中，外套處于微動(dòng)開(kāi)關(guān)外。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物體的接觸型傳感器，其特征在于外套 在物體上的安裝方式采用左右連接法連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物體的接觸型傳感器，其特征在于外套 的安裝方式釆用上下固定法。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物體的接觸型傳感器，其特征在于外 套為一個(gè)縫制好的套子，連同海綿一起包裹在物體表面的微動(dòng)開(kāi)關(guān)外。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種物體的接觸型傳感器將切成片狀的海綿粘貼到一個(gè)外套的內(nèi)側(cè)，該外套被切割或裁剪成如物體表面的展開(kāi)圖形狀，并加工成一個(gè)套子，連同海綿一起套裝在物體的表面的薄膜開(kāi)關(guān)上。
文檔編號(hào)H01H13/14GK201022054SQ20072003327
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日
發(fā)明者張周新 申請(qǐng)人:張周新