CN105666506B - 机器人手指 - Google Patents

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Abstract

一种机器人手指，包括基体及设于该基体一端上的指尖，该指尖上形成指腹，该指腹上形成柔性表面，该机器人手指还包括一体成型于该柔性表面上的触觉传感器，该触觉传感器上形成凸设于该柔性表面上的检测区域。本发明的触觉传感器一体成型到机器人手指的指尖上，易于生产且成本低廉。

Description

机器人手指
技术领域
本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种机器人手指。
背景技术
当机器人手指缺乏触觉反馈时，往往会由于握力太小导致漏抓物件或者由于握力太大导致物件损坏。目前的机器人手指通常使用触觉传感器检测机器人手指表面的变化，一般的触觉传感器通过建立传感器阵列，利用该传感阵列将检测到的曲面形变转变为相应的压力信号，以使触觉传感器能够准确感测机器人手指与待抓物体的接触状况。然而，建立传感器阵列工艺复杂且成本高。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种易于生产且成本低廉的机器人手指。
一种机器人手指，包括基体及设于该基体一端上的指尖，该指尖上形成指腹，该指腹上形成柔性表面，该机器人手指还包括一体成型于该柔性表面上的触觉传感器，该触觉传感器上形成凸设于该柔性表面上的检测区域，该触觉传感器还包括两层相对设置的基底膜、设在两层该基底膜之间的两个导电层及两个压敏墨水层，两个该导电层分设在两个该基底膜上，两个该压敏墨水层分设在两个该导电层上以使该导电层设于该压敏墨水层及该基底膜之间，两个该压敏墨水层经由粘合剂粘接以将两层该基底膜连接在一起。
本发明的触觉传感器一体形成至机器人手指的指尖上，易于生产且成本低廉，且触觉传感器的检测区域能够准确检测两配合表面间的压力并将该压力反馈至控制器，进而使机器人手指对抓取物体的握力控制精度得到提高。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的机器人手指的立体示意图。
图2是本发明第二实施方式的机器人手指的立体示意图。
图3是图1所示的机器人手指的触觉传感器沿II-II线的剖视示意图。
图4是图1所示的机器人手指的剖视示意图。
主要元件符号说明
机器人手指 100
指尖 102
指腹 1022
基体 106
第一端部 1021
第二端部 1024
收容部 108
检测区域 1040
触觉传感器 104
基底膜 1042
导电层 1044
压敏墨水层 1046
粘合剂 1048
物体 A
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明提供的机器人手指结构作进一步详细说明。所述的机器人手指能够对被抓物体施加一外力，该外力可被机器人手指指尖处的触觉传感器感测。
图1所示为本发明第一实施例提供的机器人手指100的结构示意图。机器人手指100包括基体106、指尖102及触觉传感器104。指尖102设置在基体106的一端，触觉传感器104设置在指尖102上。在本实施例中，机器人手指100上形成有收容部108，且收容部108由指尖102向基体106延伸，用于收容触觉传感器104的导电引线(图未示)。导电引线用于输出触觉传感器104感测到的压力信号。
指尖102包括第一端部1021及第二端部1024。在本实施例中，第一端部1021活动地连接于一机械手或控制装置(图未示)上以使机器人手指100在机械手或控制装置的控制下进行相应的操作指令。可以理解，机器人手指100也可以通过基体106与机械手或控制装置连接。指腹1022形成于第二端部1024。指腹1022包括一柔性表面。触觉传感器104一体成型于指腹1022的柔性表面上。指腹1022可模仿人体手指的形状。指腹1022是由柔性材料制成，例如橡胶材料，可以理解，该柔性材料不限于橡胶材料。触觉传感器104与控制器(图未示)连接以使控制器根据触觉传感器104输出的压力信号控制机器人手指100运动。触觉传感器104上形成一个检测区域1040。检测区域1040具有凸设于指腹1022的柔性表面。在本实施例中，检测区域1040在平面视图中的形状为圆形。
图3为图1所示的触觉传感器104的剖面示意图。触觉传感器104为压敏电阻式传感器，其包括两层相对设置的基底膜1042。两层基底膜1042均由超薄层构成，其经由粘合剂1048粘接。两层基底膜1042的材料均为聚酯纤维。触觉传感器104进一步包括设在两层基底膜1042间的两个导电层1044和两个压敏墨水层1046，在本实施方式中，导电层1044为银层，两个导电层1044分设在两个基底膜1042上，两个压敏墨水层1046分设在两个导电层1044上，且导电层1044设于压敏墨水层1046及基底膜1042之间，粘合剂1048粘接两个压敏墨水层1046以将两层基底膜1042连接在一起。导电层1044由检测区域1040延伸至连接器(图未示)，该连接器位于导电引线的一端。当检测区域1040不受任何外力时，触觉传感器104呈高电阻状态。当检测区域1040受到外力作用时，触觉传感器104的电阻变小。触觉传感器104适用于响应的电阻变化来产生所施加的力矢量相关的信号并通过导电引线将该信号输出至控制器。触觉传感器104可以准确测量两个配合表面之间的力。
图4为图1所示的机器人手指100的侧视剖视图。触觉传感器104接触物体A，该物体A可以为任意形状，在本实施例中，物体A为球形。当机器人手指100的指尖102接触到物体A的表面时，指腹1022施加一个力至物体A的表面，同时触觉传感器104接触物体A的表面以检测两个配合表面间的压力。触觉传感器104将压力的大小反馈至所述的控制器以驱动多个机器人手指100实现抓取物体的动作。由于指腹1022和触觉传感器104由柔性材料制成，其能够更好的贴合于物体A的弯曲表面，从而使触觉传感器104的检测区域1040(见图1)与物体A的弯曲表面充分接触，以确保触觉传感器104能够准确感测两接触面间的垂直压力(如图3所示)。
触觉传感器104将感测到的垂直压力反馈至控制器，以使控制器能够操纵机器人的手指100准确地控制抓取物体时的握力。进一步地，触觉传感器104的检测区域1040还可以形成一粗糙表面(图未示)，以当检测区域1040接触物体A时，所述粗糙表面与物体A的表面以增加手指100与物体A间的摩擦，从而更稳固地抓持物体。在本实施方式中，所述的粗糙表面呈同心圆或指纹状。可以理解，触觉传感器104可以是其他类型的传感器，例如温度传感器。当触觉传感器104为温度传感器时，人体体温，脉搏，心跳等有用信息可以通过该温度传感器获得以应用于医疗中。
如图2所示，本发明第二实施例所提供的机器人手指100的结构与第一实施例的大致相同，均包括基体106、指尖102及触觉传感器104。指尖102设置在基体106的一端，触觉传感器104设置在指尖102上。不同的是，用于收容触觉传感器104的导电引线的收容部108形成在指尖102上。
触觉传感器104超薄和柔性的结构使其很容易一体形成到机器人手指100的指尖102上，易于生产且成本低廉，且触觉传感器104的检测区域1040能够准确检测两配合表面间的压力并将该压力反馈至控制器，进而使机器人手指100对抓取物体的握力控制精度得到提高。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种机器人手指，包括基体及设于该基体一端上的指尖，该指尖上形成指腹，其特征在于：该指腹上形成柔性表面，该机器人手指还包括一体成型于该柔性表面上的触觉传感器，该触觉传感器上形成凸设于该柔性表面上的检测区域，该触觉传感器还包括两层相对设置的基底膜、设在两层该基底膜之间的两个导电层及两个压敏墨水层，两个该导电层分设在两个该基底膜上，两个该压敏墨水层分设在两个该导电层上以使该导电层设于该压敏墨水层及该基底膜之间，两个该压敏墨水层经由粘合剂粘接以将两层该基底膜连接在一起。
2.如权利要求1所述的机器人手指，其特征在于：该机器人手指上开设有收容部，该收容部由该指尖向该基体延伸，该触觉传感器包括导电引线，该导电引线收容于该收容部内。
3.如权利要求1所述的机器人手指，其特征在于：该指腹模仿人体手指的形状设置。
4.如权利要求1所述的机器人手指，其特征在于：该指腹由柔性材料制成。
5.如权利要求1所述的机器人手指，其特征在于：该基底膜的材料为聚酯纤维。
6.如权利要求1所述的机器人手指，其特征在于：该导电层为银层。
7.如权利要求1所述的机器人手指，其特征在于：该检测区域还形成一粗糙表面，该粗糙表面呈同心圆或指纹状。
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