[发明专利]用于检测物体的力和姿态的可变形传感器和方法

说明书

本发明提供了用于检测物体的力和姿态的可变形传感器和方法。一种方法包括从可变形传感器接收信号，该信号包括来自可变形膜中的变形区域的数据，该变形区域是利用设置在外壳内的内部传感器与物体接触而产生的，并且具有通过介质并朝向可变形膜底部表面的视场。该方法还基于可变形膜的变形区域确定物体的姿态。该方法还基于可变形膜的变形区域确定在可变形膜和物体之间施加的力的大小。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月26日提交的美国临时申请62/563,595的优先权，该临时申请通过引用整体并入。

技术领域

本文描述的实施例一般涉及接触传感器，并且更具体地，涉及能够检测物体的接触和几何特征的可变形接触和几何/姿态传感器。实施例还涉及包含可变形接触和几何传感器的机器人。可变形性可以指例如可变形传感器的变形容易程度。空间分辨率可以指例如可变形传感器具有多少像素。像素的数量可以从1(例如，简单地检测与目标物体的接触的传感器)到数千或数百万(例如，由具有数千个像素的飞行时间传感器提供的密集传感器)或任何合适的数量。可变形性可以指可变形膜在接触目标物体时变形的容易程度。可变形传感器可以具有高空间分辨率，具有密集的触觉传感传感器，其被提供作为机器人的末端执行器，从而给予机器人像人的手指一样的良好触感。可变形传感器还可以具有深度分辨率以测量朝向和远离传感器的运动。

背景技术

接触传感器用于确定一个物体是否与另一物体物理接触。例如，机器人通常使用接触传感器来确定机器人的一部分是否与物体接触。然后，机器人的控制可以至少部分地基于来自一个或多个接触传感器的信号。

发明内容

在一个实施例中，用于检测与物体相关联的姿态和力的可变形传感器包括外壳，该外壳具有壳体和连接到壳体的上部的可变形膜，该外壳构造成填充有介质。可变形传感器还可包括设置在外壳内的内部传感器，其具有被配置为被引导通过介质并朝向可变形膜的底表面的视场，其中内部传感器被配置为输出由于与物体接触而引起的变形膜内的变形区域。

在另一个实施例中，一种用于基于传感器检测与物体相关联的姿态和力的方法包括由处理器接收来自可变形传感器的信号，该信号包括关于利用内部传感器可能由于与物体接触而引起的可变形膜中的变形区域的数据，所述内部传感器设置在外壳内并具有引导通过介质并朝向可变形膜的底表面的视场。处理器可以基于可变形膜的变形区域而确定物体的姿态。可变形膜和物体之间施加的力的大小可以由处理器基于可变形膜的变形区域而确定。

在又一个实施例中，一种用于检测与物体相关联的姿态和力的系统可包括外壳，该外壳包括壳体和连接到壳体的上部的可变形膜，该外壳构造成填充有介质。该系统还可以包括设置在外壳内的内部传感器，该内部传感器具有被配置为引导通过介质并朝向可变形膜的底表面的视场。内部传感器可以输出由于与物体接触而引起的在可变形膜内的变形区域。该系统还可包括处理器，该处理器确定物体的姿态和在可变形膜与物体之间施加的力的大小。

鉴于以下详细描述并结合附图，将更全面地理解由在此描述的实施例提供的这些和另外的特征。

附图说明

附图中阐述的实施例本质上是说明性和示例性的，并不旨在限制由权利要求限定的主题。当结合以下附图阅读时，可以理解说明性实施例的以下详细描述，其中相同的结构用相同的附图标记表示，并且其中：

图1示意性地示出了根据在此描述和示出的一个或多个实施例的示例性可变形传感器的正视图；

图2示意性地示出了根据在此描述和示出的一个或多个实施例的由图1描绘的示例性可变形传感器的顶部透视图；

图3示意性地描绘了根据在此描述和示出的一个或多个实施例的用于可变形传感器的示例飞行时间传感器；

图4是描绘根据在此描述和示出的一个或多个实施例的电子显示器上的可变形传感器的输出的图像；