[发明专利]基于软体臂的重叠光信号触觉传感系统及其触觉检测方法

说明书

本发明公开了基于软体臂的重叠光信号触觉传感系统及其触觉检测方法。本发明包括软体臂执行机构、柔性电路层、发光二极管、光传感器和弹性光反射层。柔性电路层套置在软体臂执行机构的外侧。弹性光反射层套置在柔性电路层的外侧。弹性光反射层与柔性电路层之间留有间隙。柔性电路层和弹性光反射层均具有弹性。柔性电路层的外侧壁上安装有多个发光二极管和多个光传感器。本发明在软体机器人的内侧形成光信号网络，通过软体机器人触碰外部物体发生的变形来使得光信号网络发生变化，从而检测出被触碰的位置。此外，本发明配合压力传感器，在采集到接触位置之后，利用终端计算机依据力学原理计算接触位置受到的力。

技术领域

本发明属于软体机器人传感设备技术领域，具体涉及一种在软体执行机构外部包裹着带有多个发光二极管和光传感器的柔性电路与波导层，能够高精度地实现软体执行机构的触觉传感。

背景技术

随着软体机器人与软体执行机构的发展，在未来会越来越多地利用软体机器人或软体执行机构应用于实际工程实践中。但由于软体机器人的可伸缩性与高自由度使得其在触觉传感等传感应用上有很大的限制。因此，提出设计一种基于软体臂的重叠光信号传感系统，为了解决软体机器人在触觉传感所面临的限制与不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于软体臂的重叠光信号触觉传感系统及其触觉检测方法。

本发明一种基于软体臂的重叠光信号触觉传感系统，包括软体臂执行机构、柔性电路层、发光二极管、光传感器和弹性光反射层。柔性电路层套置在软体臂执行机构的外侧。弹性光反射层套置在柔性电路层的外侧。弹性光反射层与柔性电路层之间留有间隙。柔性电路层和弹性光反射层均具有弹性。柔性电路层的外侧壁上安装有多个发光二极管和多个光传感器。

作为优选，所述软体臂执行机构的内端固定在压力传感器上。

作为优选，所述软体臂执行机构为气动可伸缩或弯曲的软体执行器。软体臂执行机构的内端设置有通气接口。通气接口通过通气管引出至外部气压源。

作为优选，所述的柔性电路层上每个安装发光二极管或光传感器的位置均开设有导线孔。发光二极管和光传感器的供电线和信号线通过对应的导线孔引至柔性电路层与软体臂执行机构之间，并从柔性电路层内端引出。

作为优选，所述的柔性电路层上每个安装发光二极管或光传感器的位置的周围均开设有多个定位孔。每个定位孔均对应一根弹性线。弹性线的内端与对应的发光二极管或光传感器的边缘处固定，外端穿过对应的定位孔，并设置有球节。球节卡在定位孔的内侧。

作为优选，所述弹性光反射层的外侧壁不透光。

该基于软体臂的重叠光信号触觉传感系统的触觉检测方法，具体步骤如下：

步骤一、光传感器、发光二极管和压力传感器通电。进入触觉巡航工作模式。在触觉巡航工作模式下，所有发光二极管均发射相同光谱的光线。

步骤二、当外部物体触碰弹性光反射层时，弹性光反射层被触碰的区域向内凹陷。弹性光反射层的形状变化使其内部光信号的传导也发生变化，影响部分光传感器接收光信号产生相应变化。根据各光传感器接收到光信号的变化确定包含接触点位置的疑似区域。之后，在疑似区域内的各发光二极管各自发射不同光谱的光线；根据各光传感器接收到的不同光谱的光信号强度，计算出接触点位置。同时，结合压力传感器检测到的压力大小和接触点位置，计算出接触点受到的压力大小。

作为优选，所述疑似区域的确定方法如下：取各光传感器中检测到的光强度变化最大的光传感器作为疑似中心。取以疑似中心为中心点的预设大小的范围作为疑似区域。

作为优选，所述的疑似区域根据经训练的神经网络来确定。该神经网络以各光传感器检测到的光强度差值为输入。