专利名称：软抓取检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，尤其涉及一种对工件进行软抓取检测传感器。
背景技术：
机器人的软抓取功能是指机器人能根据被抓物体的重量、表面质量等因素，以适
当的夹持力，在使被抓物体尽可能小的变形下，将物体抓起。机械手所抓取的工件相对于
机械手而言有硬性的和软性的工件之分，对于硬性工件，由于采用比较柔性的机械手爪，例
如，广为使用的气缸驱动的机械爪来抓取金属工件，其设计上常采用位置开关控制方式，即
硬性工件限位机械爪的抓取方式来抓取工件。此种方式不会损坏所抓取工件；但对于比较
软性、脆性的工件，例如，鸡蛋、水果等等的不损坏抓取，此种方式现在就行不通。 实现软抓取需要在机器人手爪上安装相应的传感器，又要实现手爪的精确位置和
力伺服控制，特别对于气动伺服手爪，它的抓重范围一般都很大，而实现软抓取需要的夹持
力一般又比较小，这给控制策略的设计带来了很大的难度。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型提出一种软抓取检测传感器，该传感器结构简单、使用方便，可以使脆性、易碎物品的无损伤抓取变为现实，极大地提高机器人的作业能力和作业水平。 本实用新型所采用的技术方案为一种软抓取检测传感器，包括气源和信号处理装置，该传感器还包括内板，上、下外板，所述内板设置在上、下外板之间并和上、下外板通过调整螺栓刚性连接，所述内板上均匀设置若干大孔，其中部分大孔内安装出气喷嘴，其它的大孔内安装气压检测喷嘴，所述内板内部设置空腔，内板的一侧装有密封端盖，其上设置用于安装进气接头的进气接头孔，内板的另一侧装有压力接头端盖，所述压力接头端盖上设置与所述气压检测喷嘴数量相同的小孔，所述小孔内密封安装与所述信号处理装置相连接的压力检测管接头，所述压力检测管接头在空腔内部与气压检测喷嘴之间通过软管连接。 作为本实用新型的优选方式，所述内板上设置13个大孔，其中4个以2X2排列，其内安装出气喷嘴；另外9个大孔呈3X3分布，其内安装气压检测喷嘴，该分布以每个出气喷嘴为中心并使每个出气喷嘴周围被4个气压检测喷嘴包围。 作为本实用新型的优选方式，所述上、下外板的内表面和所述内板的外表面形状相同。 作为本实用新型的优选方式，所述上、下外板的外表面是平面，也可以是曲面。[0009] 该传感器可检测工件所受的力，并且按照力控的要求来抓取工件，此传感器是一种可提供柔性承载、并同时可测试出与工件间的接触力和接触部位的气动传感器。由于软抓取检测传感器采用了气膜承载及提出的兼有放大作用的气膜压差测微原理，其气膜的刚度和气膜间隙可以通过调整气源压力及连接两快外板的螺母来调整，因此本传感器可适用于小强度或软性工件的不破坏接触力的检测，并可通过检测得出工件作用于接触板哪个部位。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细具体的说明。[0011]
图1是软抓取检测传感器的B-B向剖视图；[0012] 图2是软抓取检测传感器的C-C向视图；[0013] 图3是软抓取检测传感器的A-A向视图；[0014] 图4是软抓取检测传感器的测试状态图。
具体实施方式本实用新型提出的一种软抓取检测传感器由一块内板3，上、下外板8组成。内板3和上、下外板8采用调整螺栓11刚性连接，调整螺栓11还安装螺母10，如
图1、图2和图3所示。 内板3上均匀分布有4个大孔使其以2X2排列，用来安装出气喷嘴9，另外在内板3上还均匀分布有9个大孔使其呈3X3分布，并且以上述4个出气喷嘴9为中心，这些大孔内安装气压检测喷嘴4。内板3的内部是一个空腔。内板3的一侧装有密封端盖7，其上接有气源进气接头，与其相连的是气源13，在通入压縮空气时可形成一个空气腔；内板3的另一侧装有压力接头端盖2，其上亦分布有18个孔，其数量和气压检测喷嘴4的数量一致。每个小孔上密封固定一个压力检测管接头1。在空腔内，气压检测喷嘴4的一端和软管5连接，软管5的另一端和压力检测管接头1连接，此压力检测管接头1和压力接头端盖2上的孔配合，并密封。压力检测管接头l申出压力接头端盖2的一侧与带有数据采集卡的信号处理装置12连接。 工作时，压縮空气经由气源进气接头进入内板3的空腔，形成气室，并经过出气喷嘴9排出，在上、下外板8的内表面和内板3外表面间形成工作气膜将上、下外板8浮起，该工作气膜同时经由上、下外板8的端部排到大气中。在上、下外板8和内板3之间形成上、下两层气膜。气膜厚度在30微米左右。当传感器一侧的上、下外板8(如上板)接触到工件，即有外负载作用时，由于挤压作用外板8将上下移动，移动的结果是工件接触部位处的气膜间隙变小，产生的气压力增加，来平衡增加的外负载力，由于有上、下外板8相连的调整螺栓11的刚性连接作用，会使下方的外板8和内板3之间形成的气膜间隙增大，产生的气压力减小，此上端区域压力高，下端区域压力低的压力分布工作气膜对与工件接触的外板8形成向上的气动作用力，该作用力动态平衡当时夹取工件所施加的作用力，使得以气膜承载处于动态平衡状态；另一方面通过检测安装在内板每处最高外表面区域和最低外表面区域的气压检测喷嘴4，得到对应每个位置处的工作气膜上下区域部位的压差，实现了气动测微，该压差的大小与夹紧工件所施加的作用力为正相关关系。同时检测出每个对应位置内的气压检测喷嘴4的压差，也就间接的测出了工件与传感器的接触位置分布。由于气压检测喷嘴4在内板上布置的是多组，构成了平面压差检测场，因此通过分析平面压差检测场所形成的压差信号的分布规律，即可分析出所检测物体作用于外板的哪个部位及其所作用力的大小。[0018] 由工作原理可以看出，该软抓取检测传感器具有以下主要优点一是采用气膜承载，可对软性或小强度元件产生不损坏抓取；二是采用了带有放大作用的气动测微工作原理，使得外负载力检测精度高。对应于内板的每个位置，由上下两只压力检测喷嘴检测工作气膜压差，比单只压力检测喷嘴测量压力的精度高一倍的，其原因是当上检测喷嘴的压力增加时，对应着下检测喷嘴的压力等值减小，这已经得到试验验证；实验亦已经证明，该压差信号在一定的载荷范围内适于合成正比例关系，当标定好压差和载荷以后，安装在内板的气压检测喷嘴就会检测出气压差变化，并通过采集卡反映在计算机系统中。气动测微的背压敏感于被测物体与喷嘴间的0. 1微米。因此该气动传感器具有很高的检测精度。
权利要求一种软抓取检测传感器，包括气源(13)和信号处理装置(12)，其特征在于该传感器还包括内板(3)，上、下外板(8)，所述内板(3)设置在上、下外板(8)之间并和上、下外板(8)通过调整螺栓(11)刚性连接，所述内板(3)上均匀设置若干大孔，其中部分大孔内安装出气喷嘴(9)，其它的大孔内安装气压检测喷嘴(4)，所述内板(3)内部设置空腔，内板(3)的一侧装有密封端盖(7)，其上设置用于安装进气接头的进气接头孔(6)，内板(3)的另一侧装有压力接头端盖(2)，所述压力接头端盖(2)上设置与所述气压检测喷嘴(4)数量相同的小孔，所述小孔内密封安装与所述信号处理装置(12)相连接的压力检测管接头(1)，所述压力检测管接头(1)在空腔内部与气压检测喷嘴(4)之间通过软管(5)连接。
2. 根据权利要求1所述的软抓取检测传感器，其特征在于所述内板(3)上设置13个大孔，其中4个以2X2排列，其内安装出气喷嘴(9);另外9个大孔呈3X3分布，其内安装气压检测喷嘴(4)，该分布以每个出气喷嘴(9)为中心并使每个出气喷嘴(9)周围被4个气压检测喷嘴(4)包围。
3. 根据权利要求1或2所述的软抓取检测传感器，其特征在于所述上、下外板(8)的内表面和所述内板(3)的外表面形状相同。
4. 根据权利要求3所述的软抓取检测传感器，其特征在于所述上、下外板(8)的外表面是平面，也可以是曲面。
专利摘要本实用新型涉及一种传感器，尤其涉及一种对工件进行软抓取检测传感器。该传感器中的内板(3)上均匀设置若干大孔，其中部分大孔内安装出气喷嘴(9)，另外的大孔内安装气压检测喷嘴(4)，所述内板(3)内部设置空腔，内板(3)的一侧装有密封端盖(7)，其上设置进气接头孔(6)，内板(3)的另一侧装有压力接头端盖(2)，所述压力接头端盖(2)上设置与所述气压检测喷嘴(4)数量相同的小孔，所述小孔内密封安装压力检测管接头(1)，所述压力检测管接头(1)与气压检测喷嘴(4)之间通过软管(5)连接。该传感器可使脆性、易碎物品的无损伤抓取变为现实，极大地提高机器人的作业能力和作业水平。
文档编号B25J19/00GK201544239SQ20092021746
公开日2010年8月11日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者张前 申请人:燕山大学