專利名稱：光纖面板陣列觸覺傳感器的制作方法
這種傳感器屬于智能機(jī)器人高技術(shù)領(lǐng)域。
從目前的資料看，對(duì)智能機(jī)器人觸覺傳感器的研究還沒有實(shí)質(zhì)性的突破。觸摸物體表面紋理和圖象功能的這種傳感器做成象人皮膚一樣薄是很困難的。日本Tanie、英國mott、美國Begej等人研究這種性能的傳感器，難以實(shí)現(xiàn)象人皮膚一樣薄并具有柔性。最近Del.T.JENSTROM和陳欽林在Sensor and Actua-tors雜志上介紹的光纖陣列觸覺傳感器，盡管能夠做得很薄，并且具有柔性，但是它利用的是光纖微彎效應(yīng)，因此存在交叉干擾，并且分辨力難以提高。對(duì)于這方面的研究現(xiàn)在正處于新原理、新結(jié)構(gòu)的探索階段。
新發(fā)明的這種傳感器是智能機(jī)器人手指的一個(gè)重要組成部分，它在自動(dòng)化生產(chǎn)、遙感技術(shù)、假肢技術(shù)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。對(duì)于工件的識(shí)別起著重要的作用，在某些情況下(如黑暗、狹窄空間、視覺被遮擋等)還能承擔(dān)起視覺很難完成的物體識(shí)別任務(wù)。這種新發(fā)明的傳感器不僅實(shí)現(xiàn)了薄和柔的性能，而且還能夠具有很高的分辨能力，達(dá)到了類似人皮膚的目的。它在操作中具有不受周圍環(huán)境影響和抗電磁場(chǎng)的干擾的特性。
這種傳感器是基于光的全反射原理，由兩層特殊加工的光纖正交重疊放置，組成一個(gè)光纖陣列實(shí)現(xiàn)的。它的內(nèi)部由四層組成(如

圖1)，第一層的橡膠薄膜不僅起保護(hù)作用，而且還起著觸摸物體形成圖象的隔膜的作用，是破壞全反射的主要部件。第二層光纖面板是獲取圖象的壓光層，它是由多根光纖并列膠粘在一起，經(jīng)過光學(xué)加工，將上、下面研磨光平，形成一個(gè)薄板，它是成象的關(guān)鍵部件。第三層也是多根光纖并列粘在一起，并將上面研磨光平，形成一個(gè)上面光平和板，然后用一種特殊的膠與第二層光纖正交粘在一起。第四層是一個(gè)具有柔性的液壓層，上面是液囊，下面是一個(gè)金屬硬片，當(dāng)受到壓力時(shí)液囊將發(fā)生形變，類似人手指皮下的肌肉。根據(jù)液壓原理，通過液囊中的液體可測(cè)得傳感器所受到壓力及壓力的振動(dòng)頻率的大小。
當(dāng)有物質(zhì)作用在觸覺傳感器上時(shí)，受壓部分將破壞光在上層光纖傳輸?shù)娜瓷錀l件，使光透到下層與它正交的光纖中(如圖2)。發(fā)光管在上層光纖中每照一根光纖，光電管在下層光纖都接收一遍。通過這種掃描，即能得到一幅點(diǎn)陣式圖象信息，然后經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理就能夠識(shí)別這個(gè)圖象。圖象的分辨力與組成傳感器光纖的直徑有關(guān)，而且還與最上層的橡膠薄膜也有關(guān)。
在制作這種傳感器時(shí)兩層光纖的直徑要相同，關(guān)鍵之處在于光纖的研磨，在研磨前需要制作一個(gè)卡具，并要先將一層光纖粘好。磨好后組裝是很簡單的按照?qǐng)D1所示，即可得到這種傳感器。它可以做成指套狀，易于安裝和更換。
權(quán)利要求
1.一種用于智能機(jī)器人手指的高技術(shù)領(lǐng)域的圖象觸覺傳感器，包括橡膠薄膜1、壓光層2、接收層3、液壓基座4，其主要特征在于A.壓光層，由光纖研磨制成2。B.液壓基座4，外接測(cè)試液壓的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述，壓光層的特征在于光在平板中傳輸是條狀的，互不相干，當(dāng)破壞傳輸條件，光將在另一面散射出來。
3.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述，壓光層特征在于它具有柔性。
全文摘要
這種傳感器屬于智能機(jī)器人觸覺高技術(shù)領(lǐng)域。新發(fā)明的傳感器是由兩層特殊加工的光纖組成陣列而制成。它不僅薄，而且具有柔性，在工作時(shí)不受周圍環(huán)境的影響，特別是能夠抗電場(chǎng)和磁場(chǎng)的干擾。這種傳感器是用來觸摸物體表面紋理及形狀的，它主要用于智能機(jī)器人的抓手。在自動(dòng)化生產(chǎn)、假肢技術(shù)及遙感技術(shù)等領(lǐng)域有重要的用途。
文檔編號(hào)B25J19/02GK1057528SQ9110326
公開日1992年1月1日 申請(qǐng)日期1991年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月22日
發(fā)明者劉金剛, 李科杰, 賈云得, 王忠州, 石庚辰, 張秀蘭 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)