[发明专利]一种可穿戴的具有抗冲击和位置感知的气动皮肤系统

说明书

本发明涉及一种可穿戴的具有抗冲击和位置感知的气动皮肤，包括气动机械执行机构，电气检测控制装置，气动辅助装置三部分；气动机械执行机构包括软体气囊，外环壁的内环面上均布固定有多个挂连部，内环壁上均布设有一一对应的多个安装孔，形成位移传感器安装位，内壁环内环面上设有多个布线凹槽；气动辅助装置包括储气罐；电气检测控制装置包括压力比例阀、多个微型高精度位移传感器和PAC；压力比例阀的进气端和出气端分别与储气罐的输出端及进气接口组件固连，压力比例阀的控制输入端与PAC通过导线连接；多个微型高精度位移传感器一一固装在多个位移传感器安装位，且信号线布设于布线凹槽内，并连接PAC。本发明可实时调节皮肤气压以适应不同外界扰动力。

技术领域

本发明涉及气动皮肤系统，尤其是涉及一种可穿戴的具有抗冲击和位置感知的气动皮肤系统，可广泛应用于机器人领域。

背景技术

在现如今人工智能、工业4.0的大背景下，机器人以其工作效率高、劳动成本低、清洁等诸多优势越来越引人注目，在未来将是人工智能重点实施对象。目前机器人已经被广泛应用于工业自动化、餐饮服务业、环境保护甚至是国防安全、航空航天等诸多领域，强烈的社会需求推动机器人技术快速发展与创新。然而目前机器人均为刚性结构，难以有效对抗外部冲击，机器人在工作时很容易对本身机械结构和人类安全造成损伤。因此亟需一种保护装置能够避免机器人在人机交互过程中对人造成不必要的损伤。

在机器人工作时，必要的人工操作是时常存在的，尤其在一些服务行业，人机交互操作是必须的。因此，在机器人设计过程中，设计人员必须考虑误伤保护措施，防止因程序错误或行动干涉问题对人造成伤害。目前大部分机器人的防误伤保护措施一般分为三种：设置保护程序；安装机械限位开关；设计总保护开关。这三种保护措施虽然能起到保护作用，但不能完全规避危险。在设计程序时加入保护程序，这种方法只能防止人能考虑到的伤害，对于因环境改变而造成的突发性伤害无法有效规避。在机械结构上安装机械限位开关，这种方法虽能避免机器人的一些危险性操作，但其往往因一些结构特性对一些特殊角度位置是无法规避的。在设计供电线路时设计总保护开关，这种方法在机器人对人造成误伤时会造成机器人整体停止运行，只能防止机器人继续造成伤害，该方法是机器人保护的基本措施，但无法有效规避机器人对人的误伤。而且，目前设计具有位置感知的人造皮肤很少，结构也主要运用压力传感器，结构相对复杂，造价昂贵，而且对外界扰动并不具备抗干扰能力。

因此，基于现阶段机器人发展状况，发明一种以气动技术为基础可穿戴的具有抗冲击和位置感知的气动皮肤系统非常必要。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的缺陷而提出一种可穿戴的具有抗冲击和位置感知的气动皮肤系统。本系统结构简单轻便、更换方便；本系统可实时调节皮肤气压以适应不同外界扰动力；本系统的实用性好，可广泛应用于机器人领域。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：

一种可穿戴的具有抗冲击和位置感知的气动皮肤，包括气动机械执行机构，电气检测控制装置，气动辅助装置三部分；

所述气动机械执行机构包括软体气囊，所述软体气囊由内环壁和外环壁在两端密封构成的具有充气夹腔的中空圆筒形囊体结构，形成套装于机器人上的气动皮肤；在外环壁的内环面上均布固定有多个用于连接位移传感器的挂连部，在内环壁上均布设置有多个用于供位置传感器穿过的安装孔，多个挂连部与多个安装孔沿径向方向一一对正、并在每个位置处形成一个位移传感器安装位，在内环壁的内环面上设置有多个与位移传感器安装位对应的布线凹槽；在软体气囊的一端设置有进气孔，进气孔处密封安装有可实现开关控制的进气接口组件；

所述气动辅助装置包括储气罐，储气罐的输出接口处设置有压力表，并连接有总开关阀；