[发明专利]一种柔性皮肤传感器及碰撞检测系统

说明书

一种柔性皮肤传感器及碰撞检测系统。所述柔性皮肤传感器包括：柔性导电材料构成的两个导电层，位于两个导电层之间的绝缘隔离网；所述两个导电层在受到外力挤压时接触，实现电导通，使连接的信号传递电路导通，输出碰撞信号。能够检测碰撞并起到缓冲作用，结构简单、可靠，使用安全，成本低廉，便于维护。

技术领域

本发明涉及碰撞检测技术领域，特别涉及一种柔性皮肤传感器和碰撞检测系统。

背景技术

随着机器人技术的发展，以“人为中心”的机器人应用领域越来越多，比如在医疗、服务机器人等领域就越来越多的开始使用机器人，而在使用机器人的过程中，人的安全防护成为关注的焦点。

安全防护的一种常用手段是使用激光安全扫描仪，将激光扫描仪的探测范围分成不同的区域，区分机器人对人的危险程度，当人进入危险区域时，降低机器人的速度或者直接停止机器人的运动。该方法成本较高。

安全防护的另一种手段是通过视觉传感器采集人体位置信息，并判断人与机器人的相对位置，并调整机器人运动轨迹，根据碰撞发生前所剩时间分为短期、中期、长期规划策略，短期采用反应策略即机器人远离潜在的碰撞；中期采用局部再规划和轨迹修正策略改变机器人的运动并试图避免危险；长期采用轨迹规划策略避免任何碰撞。

但由于人行为的不确定性和意外情况的发生，以及视觉盲区、光线强弱等因素的影响，百分之百的碰撞避免无法保证。

近年来，安全皮肤是针对人-机器人交互过程中碰撞防护的一种新技术。有人研制出基于阵列红外传感器的敏感皮肤，可实现非接触碰撞预警。还有人在接触碰撞感知方面，研制了基于阵列电子传感器的敏感皮肤，可实现局部三维力的感知。此外，还有基于阵列压阻传感器的敏感皮肤，使用压敏导电橡胶，柔性化程度较高。

这些机器人柔性防碰撞皮肤均采用阵列式的微型传感器，由于制造工艺复杂，成熟产品不多。而且现有机器人柔性防碰撞皮肤制造复杂，成本较高，阵列式的敏感皮肤传感器适应曲面机器人本体困难，使用寿命短，传感器布线多。因此通用性差，也不便于维护，维护成本也比较高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种柔性皮肤传感器及碰撞检测系统。

本发明所述的一种柔性皮肤传感器，包括：柔性导电材料构成的两个导电层，位于两个导电层之间的绝缘隔离网；

所述两个导电层在受到外力挤压时接触，实现电导通，使连接的信号传递电路导通，输出碰撞信号。

在一些可选的实施例中，上述柔性皮肤传感器，还包括：与所述导电层连接的信号传递电路；

所述两个导电层实现电导通时，所述信号传递电路导通，输出碰撞信号。

在一些可选的实施例中，所述柔性导电材料为下列材料中的一种：导电橡胶、导电硅胶、导电硅橡胶、导电塑料、导电纤维织物、导电涂料或透明导电薄膜。

在一些可选的实施例中，所述导电橡胶为在硅橡胶中均匀分布有至少一种导电颗粒：玻璃镀银、铝镀银或银。

在一些可选的实施例中，所述绝缘隔离网采用下列材料中的至少一种：经过绝缘树脂粘合或浸渍、涂敷后的云母，玻璃丝，石棉，绝缘纤维，橡胶或塑料。

在一些可选的实施例中，所述导电层的厚度为0.3-1mm。

在一些可选的实施例中，所述两个导电层之间的距离为3-8mm。

在一些可选的实施例中，上述柔性皮肤传感器，还包括：至少一个所述导电层内侧表面带有凸钉。

在一些可选的实施例中，所述凸钉的长度为0.1-2mm。

本发明所述的一种碰撞检测系统，包括：柔性皮肤传感器、机器人和机器人控制器。