移动触发传感器 本发明涉及一种移动触发传感器,特别是涉及一种机器人触觉领域中接近觉和滑觉的复合检测装置。
由电子工业出版社1996年9月出版的《智能机器人传感技术》一书曾公开了二种传感器,一种是第六章接近觉传感器第2节工程触须中的“简易触须传感器”,另一种是第七章滑觉传感器第4节贝尔格莱德手掌滑觉传感器中的“贝尔格莱德第二种手滑觉传感器”,其中“简易触须传感器”的触须是直线型的,是不可伸缩的,只能检测偏移的有无,功能单一,不易量化;“贝尔格莱德第二种手滑觉传感器”由于中间的指针也是直线型的,是不可伸缩的,因此传感器表层只能采用软材料,同样也是功能单一,不易量化。
本发明的目的是提供一种用于同时检测接近觉和滑觉参数的装置,用一个传感器实现通常二个传感器的功能,可以监测传感器底板与被监测物体之间是否有滑动或分离的事件发生。
为了实现本发明的目的,它由底板、磁铁、固定柱、印刷电路板、二个带有金属过孔的双面焊盘、弹性触须、触头等组成,固定柱与底板连接,印刷电路板用螺钉紧固在固定柱上并与底板保持有距离,二个焊盘之间互相绝缘,弹性触须的固定端由螺钉固定在第一焊盘处,中间段做成弹簧型以利形变,活动端从附近的第二焊盘金属过孔中间穿过并伸出底板,当弹性触须接触第二焊盘时二个焊盘之间形成通路,反之断路,通、断信号由导线引出作为传感器的输出信号。
弹性触须在穿过第二焊盘以前弯曲成二个弧型过度的90度转弯,使得弹性触须与印刷电路板平行的一段可以在弹性预应力的作用下向焊盘方向压紧,使二个焊盘之间形成通路,传感器输出通路信号,用做判定传感器地底板已经与被监测物体分离;当传感器的底板与其他物体靠紧时,其他物体将通过触头向传感器内部方向推入弹性触须,因此使弹性触须与第二焊盘的接触部位脱离接触,传感器将输出断路信号,这是本发明的接近觉传感器功能。
当没有产生滑动事件时弹性触须保持在第二焊盘金属过孔的中间位置,不接触第二焊盘的金属过孔,传感器输出断路信号;当被监测物体与传感器底板之间虽然没有分离,但是发生了相互之间的滑动位移时,由于触头与被监测物体之间摩擦力的作用并不立即随着滑动,从而造成了触头后部的触须段向某方向倾斜并导致与第二焊盘的金属过孔部位接触,传感器于是输出通路信号,这是本发明的滑觉传感器功能。
所述的弹性触须弯曲成多弯形状,是与现有技术中直线型触须最大的不同,实现了只用一根触须就完成了接近觉传感器的伸缩触发和滑觉传感器的偏移触发双重功能,同时还完成了触须活动端的柔性定位及触须本身的导电功能,为了防止表面氧化,弹性触须用合金材料制成。第二焊盘与弹性触须配合完成了接近觉检测和滑觉检测所需的导电功能。底板是用硬质材料制造的,并且在触头的对应部位开有一个比第二焊盘金属过孔稍大的约束孔,以便触头在滑动产生时可以相对底板向各方向移动并受到此孔的约束。触头是用具有较大摩擦力的绝缘材料制造的并套装在弹性触须的活动端。
本发明的优点是采用了复合功能的设计,结构简单,成本低廉,节省安装空间,可以方便地调整灵敏度和得到量化参数。本发明适用范围广泛,适合机器人、工业自动控制、安防检测等方面应用。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的侧视剖面图,其中数字指示的部位含义如下:
1.底板
2.触头约束孔
3.触头
4.螺母
5.弹簧垫
6.固定柱
7.印刷电路板
8.平垫
9.弹性触须固定螺钉
10.弹性触须固定端
11.弹性触须主要形变区段
12.弹性触须活动端柔性定位区段
13.弹性触须接近觉敏感导电区段
14.第二焊盘及金属过孔
15.弹性触须活动端
16.印刷电路板固定螺钉
17.第一焊盘及金属过孔
图2是在垂直外力作用下触头及弹性触须活动端回缩示意图,其中数字指示的部位含义如下:
1.底板
3.触头
13.弹性触须接近觉敏感导电区段
14.第二焊盘及金属过孔
18.外力方向示意箭头
图3是传感器相对被监测物体向下滑动时反作用力方向示意图及弹性触须活动端相对于底板向上偏移并与焊盘的金属过孔接触示意图,其中数字指示的部位含义如下:
1.底板
2.触头约束孔
3.触头
14.第二焊盘及金属过孔
15.弹性触须活动端滑觉敏感导电区段
18.外力方向示意箭头
图4是弹性触须立体透视图。
图5是本发明整体结构立体透视图。
首先参照图1,印刷电路板7用螺钉16紧固在与底板1一体的固定柱6上,第一焊盘17与第二焊盘14在制作印刷电路板时已经按需要位置定位并连接到传感器的输出端,这二个焊盘之间导通与否决定了本发明的输出状态。
参照图4,这是本发明的关键部件弹性触须,上部被弯曲成孔状,准备穿过螺钉固定,中间绕成弹簧状,用以吸收大部分弹性形变应力,下部靠近活动端的二个90度转弯,是本发明的电气开关部位,是敏感导电区段,如同其他开关中的活动触点。
参照图1,固定触点就是第二焊盘14的右表面和金属过孔的内表面。底板1的左侧面是与被监测物体直接接触的工作面,底板1在图1中画成垂直方式,是因为功能样机是专为吸附在垂直的物体外表面上设计的,本发明同样可以工作在水平状态上。3是接触被监测物体的触头,是用优质橡胶材料制成的,触头有二个作用,一是绝缘作用,二是起增大摩擦力的作用,目前的位置是悬空状态,触头3的左侧没有其他物体,因此触头3可以在弹性触须的预应力作用下自由地向左伸出,直到弹性触须的接近觉敏感导电区段13靠紧在第二双面焊盘14的右表面上。由于弹性触须是用不易氧化的镍合金丝制作的,因此表面的导电性能良好,13与14的接触使上面的第一焊盘17到第二焊盘14之间形成通路,于是传感器输出通路信号,这意味着传感器底板与被监测物体处在分离状态。
参照图2,当传感器底板1靠近左侧的被监测物体时,反作用力18向右推动触头3,使弹性触须的接近觉敏感导电区段13与第二焊盘14的右表面脱离接触,传感器立即输出断路信号,这意味着传感器底板与被监测物体之间的距离已经小于本发明的接近觉检测灵敏度数值。触头3伸出底板1的长度就是本发明的接近觉检测灵敏度,可以通过调整这个长度来调整灵敏度。当底板1完全靠紧被监测物体时,触头3缩回到与底板1左表面齐平的位置,并保持了对被监测物体的适当压力,这个压力是本发明滑觉检测的必要压力,它使触头3不易在被监测物体外表面上滑动。
参照图3,当传感器底板1向某个方向滑动时(图3中是向下滑动),反作用力18向斜上方推动触头3,触头3不离开原来与被监测物体的接触点,只是围绕着接触点向下转动,综合结果是相对于底板1向上移动,插接在其内部的弹性触须活动端15也随着向上偏移并使弹性触须的其他区段产生弹性形变,继续的偏移最终使弹性触须的滑觉敏感导电区段15接触到第二焊盘14的金属过孔内表面,传感器立即输出通路信号,这意味着传感器底板与被监测物体之间产生了滑动位移。第二焊盘14金属过孔的直径,决定了本发明的滑觉检测灵敏度,可以通过预先设定这个直径的具体数值来设定滑觉灵敏度。当滑动再继续时,触头3会偏移到约束孔2的边缘而被阻挡,这是偏移的极限位置,此后将使触头3与被监测物体之间也产生被迫的滑动,但这个滑动不会造成部件的永久损坏,待移开传感器时,触头3会自动回中。
本发明的接近觉检测和滑觉检测的结果都会反映到传感器的输出结果中,在传感器底板与被监测物体之间靠紧的状态下,传感器输出断路信号,如果在传感器底板与被监测物体之间有滑动或分离的事件发生,都会立即发出通路的触发信息。
本发明的功能样机已经完成,如有需要可以提供。