CN102501257A - 多方向性滑觉传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多方向性滑觉传感器，箱体内装有滑觉轮，滑觉轮通过心轴与支架前端叉型结构处转动连接，精密电位器a外端固定在支架的叉型结构端面上，内端跟随心轴一起转动，支架后端支撑在轴托上，轴托固定在箱体内，支架后端内活动配合连接转动轴，且转动轴与支架之间装有压缩弹簧，转动轴后端转动连接精密电位器b，精密电位器b外端固定在箱体上，内端跟随转动轴一起转动，转动轴和精密电位器b外面套有扭力弹簧，且扭力弹簧一端固定在支架上，另一端固定在箱体上。本发明可以检测机械手与抓握对象之间有无相对滑动以及滑动偏角。它结构紧凑、可靠，可以自动跟随对象的滑动方向，解决了一些滑觉传感器无法自动检测滑动方向即滑动偏角的问题。

Description

多方向性滑觉传感器
技术领域
本发明涉及一种机械手滑觉传感器，尤其是一种能自动检测滑动方向的机械手滑觉传感器。
背景技术
滑觉传感器是机械手中用来感觉、检测机器人与抓握对象间滑移程度的传感器（图1）。为了在抓握物体时确定一个适当的握力值，需要实时检测机械手与抓握对象之间接触表面的相对滑动，然后判断握力，在不损伤物体的情况下逐渐增加力量。滑觉检测功能是实现机器人柔性抓握的必备条件。但一般的滑觉传感器无法自动检测滑动方向即滑动偏角的问题。
发明内容
本发明是要提供一种多方向性滑觉传感器，用于解决现有的滑觉传感器无法自动检测滑动方向即滑动偏角的技术问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种多方向性滑觉传感器，包括滑觉轮、精密电位器a、心轴、支架、轴托、压缩弹簧、扭力弹簧、转动轴、精密电位器b、箱体及箱盖，其特点是：箱体内装有滑觉轮，且滑觉轮与抓握对象接触处伸出箱盖，滑觉轮通过心轴与支架前端叉型结构处转动连接，心轴上装有精密电位器a，精密电位器a外端固定在支架的叉型结构端面上，内端跟随心轴一起转动，支架后端支撑在轴托上，轴托固定在箱体内，，支架后端内活动配合连接转动轴，且转动轴与支架之间装有压缩弹簧，转动轴后端转动连接精密电位器b，精密电位器b外端固定在箱体上，内端跟随转动轴一起转动，转动轴和精密电位器b外面套有扭力弹簧，且扭力弹簧一端固定在支架上，另一端固定在箱体上。
箱体与机械手手爪相连接；箱盖用固定螺钉和弹簧垫圈固定在箱体上；轴托用轴托固定螺钉固定在箱体内。
检测时，滑觉轮被推进箱体内且依靠压缩弹簧始终与被抓对象接触。 
本发明的有益效果是：
由滑觉轮、精密电位器a、精密电位器b、心轴、转动轴、支架、轴托、压缩弹簧、扭力弹簧等组成一个多方向性滑觉传感器。可以检测机械手与抓握对象之间有无相对滑动以及滑动偏角。该传感器结构紧凑、可靠，可以自动跟随对象的滑动方向。解决了一些滑觉传感器无法自动检测滑动方向即滑动偏角的问题。
利用这种传感器，可以检测、监测两物体之间是否发生相对运动及相对运动的方向。
附图说明
图1是滑觉传感器用于检测机器人与抓握对象间滑移的示意图；
图2是本发明的结构主剖视图；
图3是图2的俯剖视图；
图4是用以判定机械手与抓握对象沿着铅垂线方向滑移程度及趋势原理图；
图5是图4的左视图；
图6是用以判定机械手与抓握对象滑动方向并非沿铅垂线方向滑移程度及趋势原理图；
图7是图6的左视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1至图3所示，本发明的多方向性滑觉传感器20，包括滑觉轮1、精密电位器a2、心轴3、支架4、轴托5、压缩弹簧6、扭力弹簧7、转动轴8、精密电位器b9、箱体10及箱盖11、固定螺钉13、弹簧垫圈14和轴托固定螺钉15等。
箱体10与机械手21相连接。箱盖11用固定螺钉13和弹簧垫圈14固定在箱体10上。
箱体10内装有滑觉轮1，且滑觉轮1与抓握对象12接触处伸出箱盖11，滑觉轮1通过心轴3与支架4前端叉型结构处转动连接，心轴3上装有精密电位器a2，精密电位器a2外端固定在支架4的叉型结构端面上，内端跟随心轴3一起转动，支架4后端支撑在轴托5上，轴托5用轴托固定螺钉15固定在箱体10内。支架4后端内腔内活动配合连接转动轴8，且转动轴8与支架4之间装有压缩弹簧6，转动轴8后端转动连接精密电位器b9，精密电位器b9外端固定在箱体10上，内端跟随转动轴8一起转动，转动轴8和精密电位器b9外面套有扭力弹簧7，且扭力弹簧7一端固定在支架4上，另一端固定在箱体10上。
各部件及之间关系：
（1）滑觉轮1：与抓握对象12接触。将感受到的相对移动转换成转动的部件。不工作时，压缩弹簧6处于原始状态未被压缩，滑觉轮1伸出箱盖11外。工作时，滑觉轮1被推进箱体10内且依靠压缩弹簧6力始终与抓握对象12接触，压缩弹簧6处于压缩状态。
（2）精密电位器a2：外端用螺钉固定在支架4的叉型结构处，内端跟随心轴3一起转动，用以形成传感信号，并将转动转换为电信号输出。精密电位器a2可选用相应的标准系列型号或定制。
（3）心轴3：用以支撑滑觉轮1，带动精密电位器a2使之形成转动。
（4）支架4：一端为叉型结构，用以固定和支撑心轴3、滑觉轮1、精密电位器a2。另一端为圆形结构，并与转动轴8配合连接。
（5）轴托5：用于托持支架4的圆形部分，并使支架4绕所规定的轴线转。
（6）压缩弹簧6：安装在支架4的内腔。在压缩弹簧力的作用下，使机械手21在抓握对象12时保证滑觉轮1与抓握对象12始终接触。扭力弹簧7：一端与箱体10固定，一端与支架4固定，保持滑觉轮1原始无偏角位置。当机械手21不工作时，由于扭力弹簧7的扭力作用使滑觉轮1始终处于自然垂直状态，即触觉轮1的原始无偏角位置。转动轴8：连接支架4与精密电位器b9，并与精密电位器b9形成相对转动。
（7）    精密电位器b9：安装在箱体10上。外端固定，内端跟随心轴3一起转动，用以形成传感信号，并将转动角转换为电信号输出，检测原始位置与滑觉方向的偏角。精密电位器b9可选用相应的标准系列型号或定制。
（8）    箱体10：在箱体10内安装滑觉轮1、支架4、心轴3、转动轴8、压缩弹簧6、扭力弹簧7、轴托5及精密电位器a2与精密电位器b9等，并与机械手21手爪相连接。箱体10采用1-1.5mm普通金属板拼接成型。滑觉轮1与箱体10内壁留有1.5-2mm的空隙。整体安装后滑觉轮1在自然状态下突出箱盖11为1-1.5mm。
（9）    箱盖11：与箱体10连接。箱盖11采用1-1.5mm普通金属板制成。
（10）             箱盖固定螺钉13：用于固定箱体10与箱盖11。
（11）             弹簧垫圈14：用于防止箱盖固定螺钉13因震动而弹出。
（12）             轴托固定螺钉15：用于固定轴托5在箱体10内的位置。
本发明的工作原理：
当机械手21在抓握物体时，滑觉轮1与抓握对象12接触后，如果机械手20握力不够，抓握对象12与滑觉轮1产生相对运动。当抓握对象12沿着铅垂线方向滑动时，此时由于滑觉轮1在压缩弹簧6的弹簧力作用下始终与抓握对象12接触并沿滑动方向转动。与滑觉轮1相连的心轴3一起跟随转动，随之使精密电位器a2产生输出信号。由此产生的输出信号即为检测机械手21与抓握对象12间滑移程度信号，用以判定机械手21与抓握对象12间滑移程度及趋势，如图4，5所示。
当抓握对象由于各种原因的影响，其滑动方向并非沿铅垂线方向滑动时，由于摩擦力的作用使滑觉轮1跟随抓握对象12一起转动，并绕与支架4连接在一起的转动轴8转动，此时由于滑觉轮1在压缩弹簧6及扭力弹簧7的弹簧力作用下与原始位置保持一定的偏角并始终与抓握对象12接触并沿滑动方向转动，以保持滑觉轮与抓握对象12运动方向的一致性。此时精密电位器a2与精密电位器b9产生输出信号。精密电位器a2的输出信号判别机械手21与抓握对象12间滑移程度，精密电位器b9产生输出信号判别机械手21与抓握对象12间滑移方向。由此产生的输出信号即为检测机械手21与抓握对象12间滑移程度信号，用以判定机械手21与抓握对象12间滑移程度及趋势，如图6，7所示。

Claims (4)

1.一种多方向性滑觉传感器，包括滑觉轮（1）、精密电位器a（2）、心轴（3）、支架（4）、轴托（5）、压缩弹簧（6）、扭力弹簧（7）、转动轴（8）、精密电位器b（9）、箱体（10）及箱盖（11），其特征在于：所述箱体（10）内装有滑觉轮（1），且滑觉轮（1）与抓握对象（12）接触处伸出箱盖（11），滑觉轮（1）通过心轴（3）与支架（4）前端叉型结构处转动连接，心轴（3）上装有精密电位器a（2），精密电位器a（2）外端固定在支架（4）的叉型结构端面上，内端跟随心轴（3）一起转动，支架（4）后端支撑在轴托（5）上，轴托（5）固定在箱体（10）内，，支架（4）后端内腔内活动配合连接转动轴8，且转动轴（8）与支架（4）之间装有压缩弹簧（6），转动轴（8）后端转动连接精密电位器b（9），精密电位器b（9）外端固定在箱体（10）上，内端跟随转动轴（8）一起转动，转动轴（8）和精密电位器b（9）外面套有扭力弹簧（7），且扭力弹簧（7）一端固定在支架（4）上，另一端固定在箱体（10）上。
2.根据权利要求1所述的多方向性滑觉传感器，其特征在于；所述箱体（10）与机械手（20）相连接。
3.根据权利要求1所述的多方向性滑觉传感器，其特征在于；所述箱盖（11）用固定螺钉（13）和弹簧垫圈（14）固定在箱体（10）上；所述轴托（5）用轴托固定螺钉（15）固定在箱体（10）内。
4.根据权利要求1所述的多方向性滑觉传感器，其特征在于；检测时，所述滑觉轮（1）被推进箱体（1）内且依靠压缩弹簧（6）始终与被抓对象（12）接触。
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