Матричный тактильный датчик

,8013882 А 02, 15/00 114 В 25 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Пензенский политехнический институт (72) Ю. М. Передрей, В. И, Симакин и Д. П. Грузин(56) Авторское свидетельство СССР1074711, кл. В 25 3 15/00, 1984. (54) МАТРИЧНЫЙ ТАКТИЛЪНЪЙ ДАТЧИК(57) Изобретение относится к области робототехники, а именно к устройствам для очувствления захватов и корпусов промышленных роботов, Цель изобретения упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей. В датчике, содержащем пластину с замкнутыми полостями, заполненными рабочей средой, и тензорезисторные элементы, полости выполнены в виде упругих трубок, расположенных в двух контактирующих между собой слоях. Трубки одного слоя расположены параллельно друг другу и под углом к трубкам другого слоя, образуя сетку, в каждом узле которой один из слоев трубок взаимодействует с нажимными элементами, установленными на рабочей поверхности датчика. Каждая из трубок через свой дроссельный элемент соединяется с обшей уравнительной полостью. Тензорезисторные элементы установлены в каждой трубке. 2 з п. ф лы. 8 ил,1388282 1Изобретение относится к робототехнике, а именно к устройствам для очувствления захватов и корпусов промышленных роботов.Целью изобретения является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей за счет возможности определения места приложения и величины нагрузки, а также регулировки чувствительности датчика.На фиг. 1 представлен матричный так О тильный датчик, общий вид; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг, 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 2, вариант 1; на фиг. 4 - то же, вариант 2, на фиг.5 - узел 11 на фиг. 2, вариант 1; на фиг. 6 - то же, вариант 2; на фиг. 7 - то же, вариант 3; на фиг. 8 - принципиальная схема матричного тактильного датчика.Матричный тактильный датцик состоит из пластины 1, в которой размещены замкнутые полости 2 и 3, выполненные в виде трубок со стенками 4 с прямоуголь ным или круглым поперечным сечением (на фиг. 3 и 4 показаны трубки с прямоугольным поперечным сецением). В варианте 2 (фи г. 4) з ам кнутые полости вы пол нен ы непосредственно в пластине 1, изготовленной из эластицного материала, трубки расположены в два слоя. В каждом слое оси трубок параллельны друг другу. Оси трубок, расположенных в разных слоях, пересекаются в плане под произвольным углом (на фиг. 2 и 8 оси ортогональны).Трубки 2 и 3 в каждом слое с одной стороны выходят в уравнительные полости 5 и 6 соответственно. Каждая трубка разделена на две части (полости) 7 и 8, например мембранами 9, имеющими центральное отверстие 1 О, выполняющее роль дросселя с турбулентным режимом тецения. В варианте исполнения, представленном на фиг. 6, трубки разделяются на две части втулкой 11 с отверстием 12, выполняющим роль дросселя с лами нарным режимом течения. На мембране 9 напылением выполнены тензорезисторы. В варианте конструкции на фиг. 6 тензорезисторы напылены на кольца 13 и 4, либо непосредственно на стенке 4 вместо колец 13 и 4. В варианте конструкции по фиг. 7 трубки не разделяются на две части, а тензорезисторы напылены на кольцо 15 или непосредственно на трубку вместо кольца 15.Трубки 2 и 3 в слоях взаимодействия друг с другом через разделяющие их стенки 16.Нижний слой трубок 3 взаимодействует с нажимными элементами 17. Элементы 17 расположены в узлах 18 сетки, образованной пересечением осей трубок (фиг. 1 и 8), 55Полости 5 и 6 соединены каналами 19 и 20 с системой управления чувствительностью датчика (не показано). 2Полости трубок 2 и 3, а также полости 5 и 6 заполнены рабочей средой - жидкостью или газом.Выходы тензорезисторов соединяются со входами системы обработки сигналов (не показаны).Матричный тактильный датчик работает следующим образом.При касании датчика плоскостью 21 объекта последний воздействует на нажимные элементы 17. Эти элементы передают давление на трубки 3 и через стенки 16 трубкам 2. Повышение давления в полостях 8 трубок 2 и 3 воспринимается тензорезисторами. Через некоторое время зависящее от геометрических характеристик дроссельных отверстий 10 (12) давление в полостях 7 и 8 уравновешивается за счет перетекания жидкости через дроссельное отверстие. Сигнал исцезает. В варианте конструкции по фиг. 7 сигнал сохраняется. При отпускании объекта прекращается воздействие на элементы 17. Давление на трубки 3 прекращается, что ведет к снижению давл ения в полостях 8. Создается перепад да вления в полостях 7 и 8. Жидкость начинает перетекать из полостей 7 в полости 8. Появляется сигнал обратного знака на тензорезистивных датчиках.Место расположения объекта, воздействующего на датчик, определяется тем, на какие именно элементы 17 оказывается давление по координатному методу (фиг. 8). Точное расположение объекта на датчике и велицина усилия определяется системой обработки сигнала,Датчик начинает воспринимать только нагрузку, создающую давление на элементы 17, превышающее давление в полостях 5 и 6. Таким образом, изменяя давление в этих полостях, можно изменять порог чувствительности датчика. Формула изобретения1, Матричный тактильный датчик, содержащий пластину с замкнутыми полостями, заполненными рабочей средой, и тензорезисторные элементы, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения функциональных возможностей, замкнутые полости выполнены в виде контактирующих между собой двух слоев упругих трубок, сообщающихся через дроссельные элементы с общей уравнительной полостью, причем в каждом из слоев трубки расположены параллельно одна другой и под углом к трубкам другого слоя, тензорезисторные элементы установлены в каждой из трубок, а трубки одного из слоев имеют возможность контакта с дополнительно введенными нажимными элементами, которые установлены на рабочей поверхности датчика в местах, соответствующих точкам пересечения осей трубок обоих слоев, 138828232. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что дроссельный элемент выполнен в виде упругой мембраны с тензорезисторными элементами и отверстием в ее центре. 43. Датчик по и. 1, отличцющпися тем, что дросссльный элемент выполнен в виде втулки, а тензорезисторные элементы установлены на трубках с обеими сторон втулки.1388282 г СоставительТехред И. ВереТираж 908 едактор Н. аказ 1518/2 АфонинКор По рват ректор Л. Пиписноеетений и откр4/5, ул. Проектн липенкытий ударственного комитета СССР по делам изобр 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д нно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород ВНИИПИ ГоПроизводств