[发明专利]一种具有空间检测范围可调的柔性定位器及检测方法

说明书

本发明公开了一种具有空间检测范围可调的柔性定位器及检测方法。定位器主要由上封装层、上电极层、超声敏感层、下电极层和下封装层自上而下依次层叠组成，聚酯纤维背衬层内嵌在上封装层的下部，下电极层外接信号发生器，方法包括将平面形态下的定位器折叠成立体形态、通过旋转整个定位器和摆动折叠块完成对X面、Y面和Z面的检测，最后完成对待检测物体的定位。本发明方法采用了组合超声测距的原理和空间仿射变换的算法，通过至少三个维度的超声波测距完成检测对象的定位工作，本发明采用的PVDF较其余压电材料响应更为灵敏，同时采用了多个方向检测的方法避免了超声测距的误差和环境的干扰。

技术领域

本发明属智能机器人领域的一种定位器及检测方法，具体涉及了一种具有空间检测范围可调的柔性定位器及检测方法。

背景技术

随着机器人产业的迅猛发展和智能制造3.0的提出，对机器人作业、生产的要求不断提高，机器人对探伤、定位以及自检等作业的要求精度也逐渐提高。但是，传统的超声检测往往有较大的体积、笨重等的限制条件，不适于安装在常要求便捷性的机器人上。而发展迅速，检测精度更高的视觉技术等也有类似的缺陷和受环境限制较大的问题，例如摄像头和CCD传感器较大的体积在安装时造成的干涉问题或工作时要求的照明等条件。因此，微小化超声检测装置存在巨大的应用潜力。

移动机器人关于超声感知能力视不同工作目标要求有不同方面的要求，具体可归类为两方面的应用：其一为对机器人外部物体的内部检测；其二为对机器人内部的自检。其二者的共性要求是超声检测装置的高精度、柔性、小体积。超声柔性定位器的工作原理是基于压电材料的压电特性。已被证实的压电材料包括压电晶体、压电陶瓷、压电聚合物等。由于常用的超声检测装置采用的压电材料相对较高的相对电容率，目前的超声定位在医学和工业上的应用往往只给出检测对象的大致位置，并不能准确给出检测对象的精确坐标。而高灵敏度的压电聚合物将能很好地解决这一问题。除此之外，柔性超声将能很好地解决传统超声中易出现的表面耦合问题、安装中的干涉问题。现有技术缺少一种利用高灵敏度的压电聚合物制作的基于超声检测的装置。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种具有空间检测范围可调的柔性定位器及检测方法。

本发明采用的技术方案是：

一、一种具有空间检测范围可调的柔性定位器，：

主要由上封装层、上电极层、超声敏感层、下电极层和下封装层自上而下依次层叠组成，聚酯纤维背衬层内嵌在上封装层的下部，且聚酯纤维背衬层的下表面和上封装层的下表面齐平，下电极层外接信号发生器；

L形的定位器用于定位待检测对象，定位器发射的超声波遇到待检测对象后会发生反射现象，通过调整定位器的位置和形态，进而获取待检测对象的位置信息。

所述上封装层的下部设有若干个矩形槽，聚酯纤维背衬层主要由若干个聚酯纤维片以L形阵列间隔排布形成，各个聚酯纤维片均内嵌在上封装层的矩形槽中，超声敏感层主要由若干个压电单元以L形阵列间隔排布形成，聚酯纤维背衬层中的聚酯纤维片和超声敏感层中的压电单元的数量和排布位置分布相同且对齐；

上电极层和下电极层均主要由若干个圆形电极组成，上电极层和下电极层中各自的圆形电极之间通过电极线连通，上电极层中的圆形电极和下电极层中圆形电极的数量和排布位置分布相同且对齐，且上电极层的圆形电极和下电极层中的圆形电极分别设置在压电单元的两侧。

所述的上封装层为主要由第一封装块、第二封装块和第三封装块连接组成的“L”形结构，第二封装块和第三封装块分别位于第一封装块的两侧，第二封装块和第三封装块均通过铰链与第一封装块之间可活动地连接；

所述的下封装层为主要由第四封装块、第五封装块和第六封装块连接组成的“L”形结构，第五封装块和第六封装块分别位于第四封装块的两侧，第五封装块和第六封装块均通过铰链与第四封装块之间可活动地连接；