[发明专利]一种多维度机械感知系统和装置

说明书

本发明涉及一种多维度机械感受器及其装置，其装置包括感受器和测量元件和柔性电阻；所述柔性电阻设置在所述感受器中，所述测量元件与所述柔性电阻形成闭环通路，测量所述感受器在不同方向上发生多角度形变时的阻值。上述方案中，感受器发生多角度形变导致柔性电阻发生变化，测量元件与柔性电阻双向电性连接，用于测量感受器发生形变时的阻值，即可通过观察确定形变的方向，通过阻值的大小判断机械力的大小，从而判断形变的程度。

技术领域

本发明涉及仿生领域，更具体地，涉及一种多维度机械感知系统和装置。

背景技术

近几年出现众多节肢动物仿生传感器，这些传感器可大致分为压阻式、压电式、电容式、磁性传感器。压阻式传感器主要通过将刚性杆连接到薄膜上，当外力作用在杆上时，杆围绕驱动膜的接合点旋转，膜发生形变后带动液态金属产生变形，液态金属发生形变后阻值发生变化，将电阻变量通过电压信号输出，以感测所受外力的变化。压电式传感器是一种基于压电效应的传感器。他的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷，此电荷经电路放大和变换阻抗后成为正比于受力的电信号输出。电容式传感器由金属电极和绝缘电解质构成。两金属电极加上电压时，电极上就会存储电荷，当电极板的距离或面积发生变化时，电容器电容发生变化，因此可将感受器感知情况转化为电信号。磁性传感器的探测器为磁性探头，外界环境变化使磁力计指针偏转及摆动，并将环境变化输出为电信号。

现有实现方案为压阻式传感器，但现有压阻式传感器多数使用应变片作为电阻，灵敏度较差，且主要聚焦于单自由度运动，只能检测单个方向的受力以及运动情况，对于不同方向上力的感知有较强的局限性。

现有的技术中，中国发明专利公开了一种具有压滑觉感知的柔性指尖、装置及方法，柔性指尖包括力致发光薄膜和图像采集装置；其中，所述力致发光薄膜在柔性指尖与物体接触时因受力而产生形变并发光，其发光强度与所受应力成正比；所述图像采集装置实时采集力致发光薄膜的光强信息，通过检测力致发光薄膜发光所形成的光圈圆心位置实现柔性指尖滑动方向与滑动摩擦力。本申请结构简单、构思新颖，能同时检测接触力与滑移信号，并在一定程度上反映被测物体的纹理特征，但是其只能检测滑动摩擦力，且根据放光强度来判断受力大小只能粗略估计，并不能得到具体数据。

发明内容

本发明为解决现有的压阻式传感器只适用于单自由度运动，只能检测单个方向的受力以及运动情况的技术缺陷，提供了一种多维度机械感受器及其装置。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种多维度机械感受器，包括基底、感知元件和柔性电阻，所述感知元件插接在所述基底上，感知元件接受在不同方向上发生多角度形变时的力，且在基底上产生形变，柔性电阻设置在所述基底中。

上述方案中，感知元件插接在基底上，在测量时，感知元件会受到任意方向任意大小的力，并在基底上产生形变，方便检测元件来进行检测。

优选的，所述基底为柔性基底，所述柔性电阻为液态金属。

优选的，述柔性基底上部分与所述感知元件连接处为薄膜。

优选的，所述薄膜上设置有沟槽,所述柔性电阻设置在所述沟槽中。

优选的，所述沟槽的数量设置为4，任意相邻的两个所述沟槽均呈90°。

一种多维度机械感知装置，包括感受器、测量元件和柔性电阻；所述柔性电阻设置在所述感受器中，所述测量元件与所述柔性电阻形成闭环通路，测量所述感受器在不同方向上发生多角度形变时的阻值。

上述方案中，感受器发生多角度形变导致柔性电阻发生变化，测量元件与柔性电阻双向电性连接，用于测量感受器发生形变时的阻值，即可通过观察确定形变的方向，通过阻值的大小判断机械力的大小，从而判断形变的程度。