CN116907703A - 应变检测电路、方法、机器人及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种应变检测电路、方法、机器人及计算机可读存储介质,属于机器人技术领域。该电路包括电源模块、应变传感模块及检测模块,应变传感模块包括弹性体及由多个应变片组成的惠斯通电桥,各应变片粘合在弹性体上;电源模块,与惠斯通电桥的输入端连接,用于向应变传感模块提供激励电压;检测模块,与惠斯通电桥的检测端连接,用于当施加于弹性体的作用力引起各应变片产生应变时,从检测端获取采样电压,根据采样电压确定作用力的大小。使用应变片式力传感器结合惠斯通电桥结构,可以提高作用力检测效果,提高控制性能。
Description
技术领域
本申请涉及机器人技术领域,尤其涉及一种应变检测电路、方法、机器人及计算机可读存储介质。
背景技术
现有技术中,机器人关节负载端需要检测压力和拉力,以增加机器人感知交互的性能,能更准确测量和反映外界的情况,可增加机器人操作性能及安全性能。特别是在机器人的膝盖位置力的检测尤为重要,机器人的行走、起跳、落地等过程,能否实现弹性控制是关键。现有技术中存在对机器人的关节拉压力检测效果比较差的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本申请实施例提供了一种应变检测电路、方法、机器人及计算机可读存储介质。
第一方面,本申请实施例提供了一种应变检测电路,所述电路包括:
电源模块、应变传感模块及检测模块,所述应变传感模块包括弹性体及由多个应变片组成的惠斯通电桥,各所述应变片粘合在所述弹性体上;
所述电源模块,与所述惠斯通电桥的输入端连接,用于向所述应变传感模块提供激励电压;
所述检测模块,与所述惠斯通电桥的检测端连接,用于当施加于所述弹性体的作用力引起各所述应变片产生应变时,从所述检测端获取采样电压,根据所述采样电压确定所述作用力的大小。
在一实施方式中,所述检测电路包括调理子模块及微控制器,所述调理子模块的输入端与所述惠斯通电桥的输出端连接,所述调理子模块,用于对所述采样电压进行放大,得到放大电压;
所述微控制器,与所述调理子模块的输出端连接,用于根据所述放大电压确定所述作用力的大小。
在一实施方式中,所述检测电路还包括:
补偿子模块,与所述调理子模块的补偿端连接,用于通过所述调理子模块的补偿端向所述惠斯通电桥提供补偿电压。
在一实施方式中,包括由第一应变片、第二应变片、第三应变片及第四应变片组成的所述惠斯通电桥;
所述第一应变片的第一端与所述第二应变片的第一端连接于第一结点;
所述第一应变片的第二端与所述第三应变片的第一端连接于第二结点;
所述第二应变片的第二端与所述第四应变片的第一端连接于第三结点;
所述第三应变片的第二端与所述第四应变片的第二端接地;
其中,所述第一结点为所述惠斯通电桥的输入端,所述第二结点和所述第三结点为所述惠斯通电桥的检测端。
在一实施方式中,所述电源模块包括:第一电源、第二电源、第一放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻及三极管;
所述第一放大器的正输入端与所述第二电源的正极连接,所述第一放大器的负输入端分别与所述第二电阻的第一端及所述第三电阻的第一端连接,所述第一放大器的输出端分别与所述第三电阻的第二端及所述三极管的基极连接;
所述三极管的集电极通过所述第一电阻与所述第一电源的正极连接;
所述第一电源的负极、所述第二电源的负极、所述第二电阻R6的第二端分别接地;
所述三极管的发射极与所述第一结点连接。
在一实施方式中,所述调理子模块包括第二放大器、第三放大器、第四放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻;
所述第二放大器的正输入端与所述第二结点连接,所述第二放大器的正输入端分别与所述第四电阻的第一端及所述第十电阻的第一端连接;所述第二放大器的输出端分别与所述第四电阻的第二端及所述第六电阻的第一端连接;
所述第三放大器的正输入端与所述第三结点连接,所述第三放大器的负输入端分别与所述第十电阻的第二端及第五电阻的第一端连接,所述第三放大器的输出端分别与所述第五电阻的第二端及所述第八电阻的第一端连接;
所述第四放大器的正输入端分别与第六电阻的第二端及第七电阻的第一端连接;所述第四放大器的负输入端分别与所述第八电阻的第二端及所述第九电阻的第一端连接,所述第四放大器的输出端分别与所述第九电阻的第二端及所述微控制器连接;
所述第七电阻的第二端为所述调理子模块的补偿端。
在一实施方式中,所述补偿子模块包括:第五放大器、第三电源、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻及电容;
所述第五放大器的正输入端分别与所述第十一电阻的第一端、所述第十二电阻的第一端、所述电容的第一端及所述第十三电阻的第一端连接;
所述第五放大器的负输入端及输出端分别与所述第七电阻的第二端连接;
所述第十二电阻的第二端、所述电容的第二端、所述第三电源的负极分别接地;
所述第十一电阻的第二端用于输入预设电压,所述第十三电阻的第一端及所述电源的正极分别与所述微控制器的数模转换接口连接。
第二方面,本申请实施例提供了一种应变检测方法,应用于第一方面所提供的应变检测电路,该方法包括:
电源模块向所述应变传感模块提供激励电压;
当施加于弹性体的作用力引起各所述应变片产生应变时,检测模块从检测端获取采样电压,根据所述采样电压确定所述作用力的大小。第三方面,本申请实施例提供了一种机器人,包括第一方面提供的应变检测电路。
第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,其存储有计算机程序,所述计算机程序在处理器上运行时执行第一方面提供的应变检测方法。
上述本申请提供的应变检测电路、方法、机器人及计算机可读存储介质,该电路包括电源模块、应变传感模块及检测模块,所述应变传感模块包括弹性体及由多个应变片组成的惠斯通电桥,各所述应变片粘合在所述弹性体上;所述电源模块,与所述惠斯通电桥的输入端连接,用于向所述应变传感模块提供激励电压;所述检测模块,与所述惠斯通电桥的检测端连接,用于当施加于所述弹性体的作用力引起各所述应变片产生应变时,从所述检测端获取采样电压,根据所述采样电压确定所述作用力的大小。使用应变片式力传感器结合惠斯通电桥结构,可以提高作用力检测效果,提高控制性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对本申请保护范围的限定。在各个附图中,类似的构成部分采用类似的编号。
图1示出了本申请实施例提供的应变检测电路的一结构示意图;
图2示出了本申请实施例提供的弹性体与应变片的位置关系示意图;
图3示出了本申请实施例提供的应变检测电路的另一结构示意图;
图4示出了本申请实施例提供的应变检测电路的另一结构示意图;
图5示出了本申请实施例提供的应变检测电路的另一结构示意图;
图6示出了本申请实施例提供的应变检测电路的另一结构示意图;
图7示出了本申请实施例提供的应变检测方法的一流程示意图。
图标:100-应变检测电路,101-电源模块,102-应变传感模块,103-检测模块,200-弹性体,1031-调理子模块,补偿子模块-1032,1033-微控制器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在下文中,可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合,并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有限定,否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义,除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。
现有技术中,拉压力传感器应用于机器人关节末端。机器人关节负载端需要检测压力和拉力,以增加机器人感知交互的性能,能更准确测量和反映外界的情况,可增加机器人操作性能及安全性能。拉力检测的准确度影响到机器人的感知交互环境的性能,特别是在膝盖位置力的检测尤为重要,机器人的行走、起跳、落地等过程,能否实现弹性控制是关键。一来在需要大力输出的情况下,需要知道力是否满足控制的需求;二来在机器人着地的情况下冲击力较大,如果不能及时检测并加以柔性控制,会造成关节损坏。
实施例1
本申请实施例提供了一种应变检测电路。
参见图1,应变检测电路包括100:电源模块101、应变传感模块102及检测模块103。在本实施例中,应变传感模块102包括弹性体(图1中未示出)及由多个应变片(图1中未示出)组成的惠斯通电桥,各所述应变片粘合在所述弹性体上。
所述电源模块101,与所述惠斯通电桥的输入端连接,用于向所述应变传感模块102提供激励电压。所述检测模块103,与所述惠斯通电桥的检测端连接,用于当施加于所述弹性体的作用力引起各所述应变片产生应变时,从所述检测端获取采样电压,根据所述采样电压确定所述作用力的大小。
需要说明的是,多个应变片可以为4个应变片。参见图2,第一应变片R1、第二应变片R2、第三应变片R3及第四应变片R4分别黏贴在弹性体200上。
其中,弹性体200为应变片的力传感器弹性体/承载体,测量的作用力加载在弹性体200上面。弹性体200产生变形,并在其表面产生应变。弹性体200的作用是尽可能线性并高重复性地将作用力转换为应变。实际测量部件是应变片,测量栅丝附基底上。然后应变片被粘合到弹性体的合适的点上。采用4个应变片,第一应变片R1、第三应变片R3相对设置弹性体200的两侧,第二应变片R2及第四应变片R4设置于弹性体200的两侧,在如图所示的作用力的施加下,第一应变片R1、第三应变片R3被拉伸,第二应变片R2及第四应变片R4被压缩。四个应变片可以组成一个惠斯通电桥。
需要补充说明的是,电源模块向惠斯通电桥提供激励电压,以进行相关测量。当第一应变片R1、第三应变片R3被拉伸,第二应变片R2及第四应变片R4得到电阻不同时,也就是当应变片的由应变产生的电阻变化时,将产生一个输出电压。输出信号取决于应变片的电阻变化,直接反应作用力的大小。
参见图3,惠斯通电桥1021包括第一应变片R1、第二应变片R2、第三应变片R3及第四应变片R4。所述第一应变片R1的第一端与所述第二应变片R2的第一端连接于第一结点;所述第一应变片R1的第二端与所述第三应变片R3的第一端连接于第二结点;所述第二应变片R2的第二端与所述第四应变片R4的第一端连接于第三结点;所述第三应变片R3的第二端与所述第四应变片R4的第二端接地;其中,所述第一结点为所述惠斯通电桥1021的输入端,所述第二结点和所述第三结点为所述惠斯通电桥1021的检测端。
假设所述第一结点接收的激励电压用Vcc表示,第二结点的结点电压为Vp,第三结点的结点电压为Vn,则图3所示的惠斯通电桥满足以下公式1及公式2:
公式1:
公式2:
基于公式1及公式2,可以推导惠斯通电桥的检测端的电压Vo满足以下公式3;
公式3:
在初始条件下,R1=R2=R3=R4=R,且受到应力的情况下满足如下公式4;
公式4:
由于应变片应变电阻ΔR远小于R,去除公式4中包含R的项,上式可化简为以下公式5:
公式5:
在本实施例中,通过检测惠斯通电桥的检测端的电压,可以确定对应作用力的大小。
需要说明的是,由于应变片制造过程的一致性,无法完全保证应变片特性完全一致,而惠斯通电桥电路可以通过补偿子模块实现电路的精确输出,弥补线性误差。此外,环境温度增加或降低,导致应变片特性产生变化,而电桥电路可以对零点的进行补偿,实现高精度输出。所以即使温度变化,也不会有明显的应变产生。温度将会使第一应变片、第二应变片、第三应变片及第四应变片的应变信号(也即电阻)在相同方向和程度变化。因为第一应变片、第二应变片、第三应变片及第四应变片中,有两个正向应变和两个负向应变被列入等式,因此温度将不会产生输出信号。
另外,应变片需要进行温度对灵敏度的补偿。当温度变化时,应变片的材料的E模量将会降低,导致产生应变。另外,应变片的灵敏度依赖于温度。在高温状况下应变片的电阻变化将产生更大的压降,这将降低惠斯通电桥的输出信号。在负载状态下,应变片的线性误差也将产生变化。这可以通过对弹性体材料和结构的优化以及选择精确的测量点来完成。
参见图4,所述检测模块103包括调理子模块1031及微控制器1033,所述调理子模块1031的输入端与所述惠斯通电桥(图3未示出)的输出端连接,所述调理子模块1031,用于对所述采样电压进行放大,得到放大电压;
所述微控制器1032,与所述调理子模块1031的输出端连接,用于根据所述放大电压确定所述作用力的大小。
这样,调理子模块可以把惠斯通电桥输出的微弱电压信号进行放大,放大后的电压通过模电转数电接口(VADC)送至微控制器(MCU)进行电压信号的测量。模电转数电接口同时也可以通过模数转换芯片(ADC)进行电压信号测量和转换。
请再次参见图4,所述检测模块103还包括:补偿子模块1032,与所述调理子模块1031的补偿端连接,用于通过所述调理子模块1031的补偿端向所述惠斯通电桥(图3未示出)提供补偿电压。
在本实施例中,补偿子模块用于在应变检测电路上电之后、应变检测模块未受力之前初始状态的VADC电压进行测量,在惠斯通电桥输出电压为0的情况下,VADC电压应与第七电阻R11的第二端的电压VREF相同,如果初始状态VADC电压与第七电阻R11的第二端的电压VREF不相同,那么可通过MCU的数模转换接口(DAC)输出一个补偿电压,使得VADC电压与第七电阻R11的第二端的电压VREF相同,补偿电压可以对惠斯通电桥失衡进行补偿,可提高力传感器的测量精度。
在本实施例中,可以通过电压模块向惠斯通电桥提供激励电压。例如,可以经由一个提供较小电压的电源与放大器连接后,将较小电压进行放大,将放大后的电压作为激励电压。
请参见图5,所述电源模块101包括:第一电源V1、第二电源V2、第一放大器U1、第一电阻R5、第二电阻R6、第三电阻R7及三极管Q1。所述第一放大器U1的正输入端与所述第二电源V2的正极连接,所述第一放大器U1的负输入端分别与所述第二电阻R6的第一端及所述第三电阻R7的第一端连接,所述第一放大器U1的输出端分别与所述第三电阻R7的第二端及所述三极管Q1的基极连接。所述三极管Q1的集电极通过所述第一电阻R5与所述第一电源V1的正极连接。所述第一电源V1的负极、所述第二电源V2的负极、所述第二电阻R6的第二端分别接地;所述三极管Q1的发射极与所述第一结点连接。
这样,经过图5所示的电源模块101能实现电压和电流放大功能,使用第一运算放大器U1可以将3.0V电压放大至10.7V。再通过三极管Q1将输出电流放大,并输入至惠斯通电桥的输入端,使得惠斯通电桥的输入端能够接收到激励电压VCC_10V0。通过对电源的电压和电流的放大,解决了惠斯通电桥电路驱动能力不足的问题。
参见图6,所述调理子模块1031包括第二放大器U3、第三放大器U4、第四放大器U5、第四电阻R8、第五电阻R9、第六电阻R10、第七电阻R11、第八电阻R12、第九电阻R13、第十电阻R14。所述第二放大器U3的正输入端与所述第二结点连接,所述第二放大器U3的正输入端分别与所述第四电阻R8的第一端及所述第十电阻R14的第一端连接;所述第二放大器U3的输出端分别与所述第四电阻R8的第二端及所述第六电阻R10的第一端连接。
所述第三放大器U4的正输入端与所述第三结点连接,所述第三放大器U4的负输入端分别与所述第十电阻R14的第二端及第五电阻R9的第一端连接,所述第三放大器U4的输出端分别与所述第五电阻R9的第二端及所述第八电阻R12的第一端连接。
所述第四放大器U5的正输入端分别与第六电阻R10的第二端及第七电阻R11的第一端连接;所述第四放大器U5的负输入端分别与所述第八电阻R12的第二端及所述第九电阻R13的第一端连接,所述第四放大器U5的输出端分别与所述第九电阻R13的第二端及所述微控制器连接。所述第七电阻R11的第二端为所述调理子模块的补偿端。
在本实施例中,调理子模块可以把惠斯通电桥输出的微弱信号进行放大,调理子模块的放大倍数Gain=49.4k/Rg,Rg为第十电阻R14的阻值。放大之后的电压通过VADC送至微控制器,进行电压信号的测量。VADC同时也可以通过ADC模数转换芯片进行信号测量和转换。通过调理子模块实现了惠斯通电桥微弱信号的放大,实现了高精度和高线性度检测,提高作用力检测精确度。
放大后的电压可以采用以下公式6计算得到:
公式6:Vadc=(Vp-Vn)×Ggain,Vadc表示放大后的电压。
放大倍数可以采用以下公式7计算得到:
公式7:Gain=1+(2×R8/Rg)
其中,Gain为放大倍数,Rg为第十电阻R14的阻值,R8为第四电阻R8。
请再次参见图6,所述补偿子模块1032包括:第五放大器U6、第三电源、第十一电阻R16、第十二电阻R17、第十三电阻R18、电容C1。所述第五放大器U6的正输入端分别与所述第十一电阻R16的第一端、所述第十二电阻R17的第一端、所述电容C1的第一端及所述第十三电阻R18的第一端连接。所述第五放大器U6的负输入端及输出端分别与所述第七电阻R11的第二端连接。所述第十二电阻R17的第二端、所述电容C1的第二端、所述第三电源的负极分别接地。所述第十一电阻R16的第二端用于输入预设电压,所述第十三电阻R18的第一端及所述电源的正极分别与所述微控制器的数模转换接口连接。
示范性的,在平衡惠斯通电桥的输出电压为0的,VADC应为VREF,例如为1.5V,如果初始状态不为1.5V,那么可通过MCU的DAC输出一个补偿电压,使得VADC输出电压回到1.5V,补偿电压可以对惠斯通电桥失衡进行补偿,可提高力传感器的测量精度。其中,第十一电阻R16、第十二电阻R17可根据实际电路或传感器特性进行调整。放大倍数Rg也可以根据实际的传感器特性进行调整,以获得更大范围的可检测电压范围,增加电路测量的分辨率。通过补偿子模块电路,解决了惠斯通电桥电路失衡而出现的测量偏差问题,提高作用力检测精确度。
补充说明的是,图6中各个元器件的取值可以根据需要进行设置,在一实施方式中,可以取如下设置:第一电源V1为3V、第二电源V2为12Vdc,第一应变片R1、第二应变片R2、第三应变片R3及第四应变片R4的阻值均为700Ω。第一电阻R5的阻值为100Ω、第二电阻R6的阻值为39KΩ、第三电阻R7的阻值为100KΩ。第四电阻R8的阻值为50KΩ、第五电阻R9的阻值为50KΩ、第六电阻R10的阻值为150KΩ、第七电阻R11的阻值为150KΩ、第八电阻R12的阻值为150KΩ、第九电阻R13的阻值为150KΩ、第十电阻R14的阻值为10KΩ。第十一电阻R16的阻值为10KΩ、第十二电阻R17的阻值为10KΩ、第十三电阻R18的阻值为10KΩ、电容C1为100n。
本实施例提供的应变检测电路、方法、机器人及计算机可读存储介质,该电路包括电源模块、应变传感模块及检测模块,所述应变传感模块包括弹性体及由多个应变片组成的惠斯通电桥,各所述应变片粘合在所述弹性体上;所述电源模块,与所述惠斯通电桥的输入端连接,用于向所述应变传感模块提供激励电压;所述检测模块,与所述惠斯通电桥的检测端连接,用于当施加于所述弹性体的作用力引起各所述应变片产生应变时,从所述检测端获取采样电压,根据所述采样电压确定所述作用力的大小。使用应变片式力传感器结合惠斯通电桥结构,可以提高作用力检测效果,提高控制性能。
实施例2
此外,本申请实施例提供了一种应变检测方法,应用于实施例1提供应变检测电路。
步骤S701,电源模块向所述应变传感模块提供激励电压。
步骤S702,当施加于弹性体的作用力引起各所述应变片产生应变时,检测模块从检测端获取采样电压,根据所述采样电压确定所述作用力的大小。
在一实施方式中,应变检测方法还包括:
调理子模块对所述采样电压进行放大,得到放大电压;
所述微控制器根据所述放大电压确定所述作用力的大小。
在一实施方式中,应变检测方法还包括:
补偿子模块通过调理子模块的补偿端向所述惠斯通电桥提供补偿电压。
本实施例提供的应变检测方法可以实现实施例1所提供的应变检测装置对应的功能,为避免重复,在此不再赘述。
本实施例提供的应变检测方法,使用应变片式力传感器结合惠斯通电桥结构,可以提高作用力检测效果,提高控制性能。
实施例3
此外,本申请实施例提供了一种机器人,包括实施例1提供的应变检测电路。
本实施例提供的机器人可以实现实施例1所提供的应变检测电路相应功能,该应变检测电路可以安装与机器人关节负载端,也可以安装与其他位置,为避免重复,在此不再赘述。
本实施例提供的机器人,使用应变片式力传感器结合惠斯通电桥结构,可以提高作用力检测效果,提高控制性能,增加机器人感知交互的性能,能更准确测量和反映外界的情况,可增加机器人操作性能及安全性能。在机器人的行走、起跳、落地等过程,实现弹性控制,在机器人着地的情况下冲击力较大时,及时检测并加以柔性控制,避免机器人的关节损坏。
实施例4
本申请还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现实施例2所提供的应变检测方法。
在本实施例中,计算机可读存储介质可以为只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM)、磁碟或者光盘等。
本实施例提供的计算机可读存储介质可以实现实施例1所提供的应变检测方法,为避免重复,在此不再赘述。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者终端中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述,但是本申请并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本申请的启示下,在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种应变检测电路,其特征在于,包括:
电源模块、应变传感模块及检测模块,所述应变传感模块包括弹性体及由多个应变片组成的惠斯通电桥,各所述应变片粘合在所述弹性体上;
所述电源模块,与所述惠斯通电桥的输入端连接,用于向所述应变传感模块提供激励电压;
所述检测模块,与所述惠斯通电桥的检测端连接,用于当施加于所述弹性体的作用力引起各所述应变片产生应变时,从所述检测端获取采样电压,根据所述采样电压确定所述作用力的大小。
2.根据权利要求1所述的应变检测电路,其特征在于,所述检测电路包括调理子模块及微控制器,所述调理子模块的输入端与所述惠斯通电桥的输出端连接,所述调理子模块,用于对所述采样电压进行放大,得到放大电压;
所述微控制器,与所述调理子模块的输出端连接,用于根据所述放大电压确定所述作用力的大小。
3.根据权利要求2所述的应变检测电路,其特征在于,所述检测电路还包括:
补偿子模块,与所述调理子模块的补偿端连接,用于通过所述调理子模块的补偿端向所述惠斯通电桥提供补偿电压。
4.根据权利要求3所述的应变检测电路,其特征在于,包括由第一应变片、第二应变片、第三应变片及第四应变片组成的所述惠斯通电桥;
所述第一应变片的第一端与所述第二应变片的第一端连接于第一结点;
所述第一应变片的第二端与所述第三应变片的第一端连接于第二结点;
所述第二应变片的第二端与所述第四应变片的第一端连接于第三结点;
所述第三应变片的第二端与所述第四应变片的第二端接地;
其中,所述第一结点为所述惠斯通电桥的输入端,所述第二结点和所述第三结点为所述惠斯通电桥的检测端。
5.根据权利要求4所述的应变检测电路,其特征在于,所述电源模块包括:第一电源、第二电源、第一放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻及三极管;
所述第一放大器的正输入端与所述第二电源的正极连接,所述第一放大器的负输入端分别与所述第二电阻的第一端及所述第三电阻的第一端连接,所述第一放大器的输出端分别与所述第三电阻的第二端及所述三极管的基极连接;
所述三极管的集电极通过所述第一电阻与所述第一电源的正极连接;
所述第一电源的负极、所述第二电源的负极、所述第二电阻R6的第二端分别接地;
所述三极管的发射极与所述第一结点连接。
6.根据权利要求5所述的应变检测电路,其特征在于,所述调理子模块包括第二放大器、第三放大器、第四放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻;
所述第二放大器的正输入端与所述第二结点连接,所述第二放大器的正输入端分别与所述第四电阻的第一端及所述第十电阻的第一端连接;所述第二放大器的输出端分别与所述第四电阻的第二端及所述第六电阻的第一端连接;
所述第三放大器的正输入端与所述第三结点连接,所述第三放大器的负输入端分别与所述第十电阻的第二端及第五电阻的第一端连接,所述第三放大器的输出端分别与所述第五电阻的第二端及所述第八电阻的第一端连接;
所述第四放大器的正输入端分别与第六电阻的第二端及第七电阻的第一端连接;所述第四放大器的负输入端分别与所述第八电阻的第二端及所述第九电阻的第一端连接,所述第四放大器的输出端分别与所述第九电阻的第二端及所述微控制器连接;
所述第七电阻的第二端为所述调理子模块的补偿端。
7.根据权利要求6所述的应变检测电路,其特征在于,所述补偿子模块包括:第五放大器、第三电源、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻及电容;
所述第五放大器的正输入端分别与所述第十一电阻的第一端、所述第十二电阻的第一端、所述电容的第一端及所述第十三电阻的第一端连接;
所述第五放大器的负输入端及输出端分别与所述第七电阻的第二端连接;
所述第十二电阻的第二端、所述电容的第二端、所述第三电源的负极分别接地;
所述第十一电阻的第二端用于输入预设电压,所述第十三电阻的第一端及所述电源的正极分别与所述微控制器的数模转换接口连接。
8.一种应变检测方法,其特征在于,应用于权利要求1-7任一项所述的应变检测电路,所述方法包括:
电源模块向所述应变传感模块提供激励电压;
当施加于弹性体的作用力引起各所述应变片产生应变时,检测模块从检测端获取采样电压,根据所述采样电压确定所述作用力的大小。
9.一种机器人,其特征在于,包括权利要求1-7中任一项所述的应变检测电路。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其存储有计算机程序,所述计算机程序在处理器上运行时执行权利要求8所述的应变检测方法。
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---|---|---|---|
CN202310886867.0A CN116907703A (zh) | 2023-07-19 | 2023-07-19 | 应变检测电路、方法、机器人及计算机可读存储介质 |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN117553946A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-13 | 锐马(福建)电气制造有限公司 | 一种测力传感器温度补偿方法 |
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2023
- 2023-07-19 CN CN202310886867.0A patent/CN116907703A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117553946A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-13 | 锐马(福建)电气制造有限公司 | 一种测力传感器温度补偿方法 |
CN117553946B (zh) * | 2024-01-12 | 2024-06-04 | 锐马(福建)电气制造有限公司 | 一种测力传感器温度补偿方法 |
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