Матричный тактильный датчик

 

Изобретение относится к области робототехники, а именно к устройствам для очувствления захватов и корпусов промышленных роботов. Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей. В датчике, содержащем пластину с замкнутыми полостями , заполненными рабочей средой, и тензорезисторные элементы, полости выполнены в виде упругих трубок, расположенных в двух контактирующих между собой слоях. Трубки одного слоя расположены параллельно друг другу и под углом к трубкам другого слоя, образуя сетку, в каждом узле которой один из слоев трубок взаимодействует с нажимными элементами, установленными на рабочей поверхности датчика. Каждая из трубок через свой дроссельный элемент соединяется с общей уравнительной полостью. Тензорезисторные элементы установлены в каждой трубке . 2 з.п. ф-лы. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 511 4 В 25 J 19/02, 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4029615/31-08 (22) 03.03.86 (46) 15.04.88. Бюл. № 14 (71) Пензенский политехнический институт (72) Ю. M. Передрей, В. И. Симакин и Д. П. Грузин (53) 621.229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1074711, кл. В 25 J 15/00, 1984. (54) МАТРИЧНЫЙ ТАКТИЛЪНЪ|Й ДАТЧИК (57) Изобретение относится к области робототехники, а именно к устройствам для очувствления захватов и корпусов промышленных роботов. Цель изобретения упрощение конструкции и расширение

„„SU„„1388282 А1 функциональных возможностей. В датчике, содержащем пластину с замкнутыми полостями, заполненными рабочей средой, и тензорезисторные элементы, полости выполнены в виде упругих трубок, расположенных в двух контактирующих между собой слоях. Трубки одного слоя расположены параллельно друг другу и под углом к трубкам другого слоя, образуя сетку, в каждом узле которой один из слоев трубок взаимодействует с нажимными элементами, установленными на рабочей поверхности датчика. Каждая из трубок через свой дроссельный элемент соединяется с общей уравнительной полостью. Тензорезисторные элементы установлены в каждой трубке. 2 з.п. ф-лы. 8 ил.

1388282

Изобретение относится к робототехнике, а именно к устройствам для очувствления захватов и корпусов промышленных роботов.

Целью изобретения является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей за счет возможности определения места приложения и величины нагрузки, а также регулировки чувствительности датчика.

На фиг. 1 представлен матричный так- 10 тильный датчик, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел 1 на фиг. 2, вариант 1; на фиг. 4 — то же, вариант 2, на фиг. 5 — узел II на фиг. 2, вариант 1; на фиг. 6 — то же, вариант 2; на фиг. 7— то же, вариант 3; на фиг. 8 — принципиальная схема матричного тактильного датчика.

Матричный тактильный датчик состоит из пластины 1, в которой размещены замкнутые полости 2 и 3, выполненные в виде трубок со стенками 4 с прямоуголь- 20 ным или круглым поперечным сечением (на фиг. 3 и 4 показаны трубки с прямоугольным поперечным сечением). В варианте 2 (фиг. 4) замкнутые полости выполнены непосредственно в пластине 1, изготовленной из эластичного материала, трубки расположены в два слоя. В каждом слое оси трубок параллельны друг другу. Оси трубок, расположенных в разных слоях, пересекаются в плане под произвольным углом (на фиг. 2 и 8 оси ортогональны).

Трубки 2 и 3 в каждом слое с одной стороны выходят в уравнительные полости 5 и 6 соответственно.

Каждая трубка разделена на две части (полости) 7 и 8, например мембранами 9, имеющими центральное отверстие 10, выполняющее роль дросселя с турбулентным режимом течения. В варианте исполнения, представленном на фиг. 6, трубки разделяются на две части втулкой 11 с отверстием

l2, выполняющим роль дросселя с лами- 40 нарным режимом течения. На мембране 9 напылением выполнены тензорезисторы. В варианте конструкции на фиг. 6 тензорезисторы напылены на кольца 13 и !4, либо непосредственно на стенке 4 вместо колец 13 и !4. В варианте конструкции по фиг. 7 трубки не разделяются на две части, а тензорезисторы напылены на кольцо 15 или непосредственно на трубку вместо кольца 15.

Трубки 2 и 3 в слоях взаимодействия друг с другом через разделяющие их стенки 16.

Нижний слой трубок 3 взаимодействует с нажимными элементами 17. Элементы 17 расположены в узлах 18 сетки, образованной пересечением осей трубок (фиг. 1 и 8). 55

Полости 5 и 6 соединены каналами

19 и 20 с системой управления чувствительностью датчика (не показано) .

Полости трубок 2 и 3, а также полости

5 и 6 заполнены рабочей средой — жидкостью или газом.

Выходы тензорезисторов соединяются со входами системы обработки сигналов (не показаны).

Матричный тактильный датчик работает следующим образом.

При касании датчика плоскостью 21 объекта последний воздействует на нажимные элементы 17. Эти элементы передают давление на трубки 3 и через стенки 16 трубкам 2. Повышение давления в полостях

8 трубок 2 и 3 воспринимается тензорезисторами. Через некоторое время зависящее от геометрических характеристик дроссельных отверстий 10 (12) давление в полостях 7 и 8 уравновешивается за счет перетекания жидкости через дроссельное отверстие. Сигнал исчезает. В варианте конструкции по фиг. 7 сигнал сохраняется. При отпускании объекта прекращается воздействие на элементы 17. jl,àBëåíèå на трубки 3 прекращается, что ведет к снижению давл ения в полостях 8. Создается перепад да вления в полостях 7 и 8. Жидкость начинает перетекать из полостей 7 в полости

8. Появляется сигнал обратного знака на тензорезистивных датчиках.

Место расположения объекта, воздействующего на датчик, определяется тем, на какие именно элементы 17 оказывается давление по координатному методу (фиг. 8).

Точное расположение объекта на датчике и величина усилия определяется системой обработки сигнала.

Датчик начинает воспринимать только нагрузку, создающую давление на элементы

17, превышающее давление в полостях

5 и 6. Таким образом, изменяя давление в этих полостях, можно изменять порог чувствительности датчика.

Формула изобретения

1. Матричный тактильный датчик, содержащий пластину с замкнутыми полостями, заполненными рабочей средой, и тензорезисторные элементы, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения функциональных возможностей, замкнутые полости выполнены в виде контактирующих между собой двух слоев упругих трубок, сообщающихся через дроссельные элементы с общей уравнительной полостью, причем в каждом из слоев трубки расположены параллельно одна другой и под углом к трубкам другого слоя, тензорезисторные элементы установлены в каждой из трубок, а трубки одного из слоев имеют возможность контакта с дополнительно введенными нажимными элементами, которые установлены на рабочей поверхности датчика в местах, соответствующих точкам пересечения осей трубок обоих слоев.

l388282

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что дроссельный элемент выполнен в виде упругой мембраны с тензорезисторными элементами и отверстием в ее центре.

3. Датчик flo и. 1, отлицющпися тем, что дросссльный элемент выполнен в виде втулки, а тензорезисторные элементы установлены на трубках с обеими сторон втулки.

Фиг, Z

1 76

1388282

4uz 7 ï-1 п

Составитель И. Афонин

Техред И. Верее Корректор Л. Пилипенко

Тираж 908 Подписное

Редактор Н. Горват

Заказ 1518/21

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

//

//

11

9 1 13 1 ф