[发明专利]一种光栅式触觉传感器及相关装置

说明书

本发明公开了一种光栅式触觉传感器、基于柔性光栅薄膜的测量装置及机械手指，包括柔性光栅薄膜；设置于柔性光栅薄膜的光栅面一侧的光源及图像采集处理装置，光源的出射光照射至光栅面，图像采集处理装置根据采集的光栅面的衍射图案确定接触面的受力参数；密封光栅面、光源和图像采集处理装置中图像采集单元的密封壳体。在柔性光栅薄膜的接触面受力后，柔性光栅薄膜的光栅面的衍射图案将会发生变化，图像采集处理装置采集该变化的衍射图案并根据其确定接触面的受力参数，达到触觉感知的目的；光栅式触觉传感器不仅触觉灵敏度高，且还能够制作为任意大小的光栅式触觉传感器，实现较大面积和较小面积的触觉感知，提高触觉传感器的适用范围。

技术领域

本发明涉及触觉传感器技术领域，更为具体的说，涉及一种光栅式触觉传感器、基于柔性光栅薄膜的测量装置及机械手指。

背景技术

现代生物学证实，人类的皮肤与大脑是同一组织产生出来的，在视觉、听觉和高级大脑中枢神经发挥作用之前，触觉便已经形成，触觉是人类的“第一感觉”。虽然研究表明人类80％的信息来源于视觉，但触觉一直是人类与近距离物体互动的必备感知手段，也是机器人获取外界信息的重要感知手段。然而，在智能机器人领域，触觉感知的发展受到许多因素的制约。

在现有的研究中，触觉感知模块大多由电容式、电阻式、压电式、电磁式、PVDF(Polyvinylidenefluoride，聚偏二氟乙烯)、PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)、光波导、MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)、导电橡胶等方法研制出来。由于材料、制造工艺、测量原理等存在的限制，触觉感知单元的分辨率非常有限，而且传感器的集成基本是阵列式、组合式甚至是盔甲式的结构，限制了传感器的应用范围，扩展能力也不够强，若进一步缩小体积需要更小体积的元件和更复杂的工艺，成本昂贵。故而，性能更佳的柔性触觉传感器正逐渐成为仿生学、机器人、传感器等领域的研究热点问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光栅式触觉传感器、基于柔性光栅薄膜的测量装置及机械手指，在柔性光栅薄膜的接触面受力后，柔性光栅薄膜的光栅面的衍射图案将会发生变化，图像采集处理装置采集该变化的衍射图案并根据其确定接触面的受力参数，达到触觉感知的目的；由于柔性光栅薄膜具有良好的柔韧性，故而光栅式触觉传感器不仅触觉灵敏度高，且还能够制作为任意大小的光栅式触觉传感器，以实现较大面积和较小面积的触觉感知，提高了触觉传感器的适用范围。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种光栅式触觉传感器，包括：

柔性光栅薄膜，所述柔性光栅薄膜包括相对设置的接触面和光栅面；

设置于所述柔性光栅薄膜的光栅面一侧的光源及图像采集处理装置，所述光源的出射光照射至所述光栅面，所述图像采集处理装置根据采集的所述光栅面的衍射图案确定所述接触面的受力参数；

以及，密封所述光栅面、所述光源和所述图像采集处理装置中图像采集单元的密封壳体。

可选的，所述光栅式触觉传感器还包括：

设置于所述光源与所述光栅面之间的准直透镜，所述光源的出射光通过准直透镜后照射至所述光栅面。

可选的，所述光源为发光二极管。

可选的，所述图像采集单元为CCD相机。

相应的，本发明还提供了一种基于柔性光栅薄膜的测量装置，用于根据施加至所述柔性光栅薄膜的接触面上的预设的受力参数，采集所述柔性光栅薄膜的光栅面的衍射图案，包括：

设置于所述接触面一侧的接触物；