[发明专利]基于仿生结构的力信息采集装置、系统及方法

说明书

本发明提供一种基于仿生结构的力信息采集装置、系统及方法，包括：力信息采集层以及磁场信号采集芯片；力信息采集层中嵌有永磁体；力信息采集层为弹性结构，用于受力后产生与力的第一力信息相对应的形变，以使永磁体随形变进行运动产生与力信息相对应的磁场信号；磁场信号采集芯片与力信息采集层平行设置，用于采集所述磁场信号，并将磁场信号转换为电信号。本发明通过力信息采集层在受力后产生的对应形变，使得其嵌有的永磁体随着形变进行运动，产生与力信息相对应的磁场信号，能够精准地感知到力的多维度信息，通过磁场信号采集芯片将磁场信号转换为容易显性体现的电信号，实现了对力的多维度信息精准且高效的采集与感知。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种基于仿生结构的力信息采集装置、系统及方法。

背景技术

随着信息技术的发展，机器人由于具有可编程、可控制、运行可靠等特点，已经广泛应用于工业生产、抢险救灾、医疗保健等领域。增强机器人对于外部刺激的感知能力也成为了本领域的研究热点。现有的方法是通过安装在机器人身上的力传感器对外部刺激进行感知。

但是现有技术对多维度的力进行感知时，感知机构体积过大、结构复杂，不便于安装使用，而且感知精度不足。

发明内容

本发明提供一种基于仿生结构的力信息采集装置、系统及方法，用以解决现有技术中感知机构体积过大、结构复杂，不便于安装使用，而且感知精度不足的缺陷，实现了对力的多维度信息精准且高效的采集与感知。

第一方面，本发明提供一种基于仿生结构的力信息采集装置，包括：

力信息采集层以及磁场信号采集芯片；

所述力信息采集层中嵌有永磁体；

所述力信息采集层为弹性结构，用于受力后产生与所述力的第一力信息相对应的形变，以使所述永磁体随所述形变进行运动产生与所述力信息相对应的磁场信号；

所述磁场信号采集芯片与所述力信息采集层平行设置，用于采集所述磁场信号，并将所述磁场信号转换为电信号。

可选地，根据本发明提供的基于仿生结构的力信息采集装置，所述力信息采集层包括仿默克尔细胞层和/或仿鲁菲尼小体层；

其中，所述仿默克尔细胞层用于受到法向力作用后，产生与所述法向力的第二力信息相对应的形变，以使所述仿默克尔细胞层中的永磁体随所述形变进行运动，产生与所述第二力信息相对应的磁场信号；

所述仿鲁菲尼小体层用于受到切向力作用后，产生与所述切向力的第三力信息相对应的形变，以使所述仿鲁菲尼小体层中的永磁体随所述形变进行运动，产生与所述第三力信息相对应的磁场信号。

可选地，根据本发明提供的基于仿生结构的力信息采集装置，所述力信息采集层还包括：仿表皮层；

其中，所述仿表皮层覆盖在所述仿默克尔细胞层和/或仿鲁菲尼小体层的外部，且所述仿表皮层的外表面包括多个凸起点；用于受力后将所述力传递给所述仿默克尔细胞层和/或仿鲁菲尼小体层。

可选地，根据本发明提供的基于仿生结构的力信息采集装置，所述力信息采集层由液体硅橡胶制成；

其中，所述仿表皮层的硬度大于所述仿默克尔细胞层和/或仿鲁菲尼小体层的硬度。

第二方面，本发明提供一种基于仿生结构的力信息采集系统，所述系统包括如第一方面所述基于仿生结构的力信息采集装置；

所述系统还包括：机械臂、串口连接线、数据处理装置以及力信息显示装置；其中，

所述机械臂用于连接所述磁场信号采集芯片；