本技術屬于機器人感知領域的一種視觸傳感器，尤其涉及了一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置。

背景技術：

1、隨著機器人技術的快速發展，新一代的工業制造要求可以快速生產用戶定制化商品，因此協作機器人進入工業生產中，與工人共享同一個操作空間。對于在有限空間中的機械臂協作規劃，要求機器人具備足夠的自主感知和自然交互能力。而對于抓取-放置不同物品的機器人，對其在抓取物品時對物品表面的紋理感知能力、對不同抓取物品所用力的大小等提出了更大的挑戰。然而現有基于電信號轉導的觸覺傳感器存在空間分辨率普遍較低的問題，此外，大量的電子元件與復雜的線路還會帶來信號串擾、遲滯等缺陷。

2、因此有必要設計一種結構和線路均簡單的觸覺傳感器。

技術實現思路

1、為了提高機械臂末端執行器夾具在抓取物品時的感知能力，使機械臂末端夾爪夾取物品時獲取豐富的表面紋理特征信息，提高機械臂與物體的安全協作能力，本實用新型提供了一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置。

2、為達到上述技術目的，本實用新型的技術方案如下：

3、本實用新型包括透鏡安裝架；還包括s-曲線透鏡，所述s-曲線透鏡固定安裝在透鏡安裝架內；還包括柔性觸覺皮膚，柔性觸覺皮膚的上表面固定安裝在s-曲線透鏡的下底面；還包括led照明組件，led照明組件放置在s-曲線透鏡的側方；還包括中間支撐架，中間支撐架固定安裝在透鏡安裝架上；還包括rgb相機，rgb相機固定安裝在中間支撐架中，rgb相機的鏡頭正對所述s-曲線透鏡的上表面；還包括控制電路板，控制電路板固定安裝在中間支撐架中，控制電路板與rgb相機、led照明組件相連；還包括封蓋，封蓋固定安裝在中間支撐架上。

4、所述s-曲線透鏡的下底面被柔性觸覺皮膚的上表面完全覆蓋。

5、所述柔性觸覺皮膚包括透明彈性體和不透明薄膜，不透明薄膜貼附于透明彈性體的下表面，透明彈性體的上表面與s-曲線透鏡的下底面緊密貼合。

6、所述led照明組件包括三組led燈和柔性電路板，三組led燈的顏色分別為紅光、綠光和藍光，三組led燈設置在s-曲線透鏡側方，三組led燈均通過柔性電路板與控制電路板相連。

7、所述柔性電路板設置為環狀，三組led燈分別沿圓周等間隔地安裝在環狀的柔性電路板中。

8、所述三組led燈中，均由多個以陣列形式排布的led組成。

9、所述三組led燈的輻射強度相同。

10、所述s-曲線透鏡的材質為亞克力。

11、所述透鏡安裝架、中間支撐架和封蓋的材質均為黑色光敏樹脂材料。

12、本實用新型的有益效果為：

13、本實用新型的視觸傳感器裝置能夠在機器人探索物體及環境的接觸活動中獲取豐富的物體表面信息，彌補機器人視覺感知易受物體遮擋和光線干擾的缺陷，提高機器人的操作精度。

14、本實用新型的裝置結構簡單，易于拆卸分離。

技術特征：

1.一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置，其特征在于，包括透鏡安裝架(3)；還包括s-曲線透鏡(2)，所述s-曲線透鏡(2)固定安裝在透鏡安裝架(3)內；還包括柔性觸覺皮膚(1)，柔性觸覺皮膚(1)的上表面固定安裝在s-曲線透鏡(2)的下底面；還包括led照明組件(4)，led照明組件(4)放置在s-曲線透鏡(2)的側方；還包括中間支撐架(5)，中間支撐架(5)固定安裝在透鏡安裝架(3)上；還包括rgb相機(7)，rgb相機(7)固定安裝在中間支撐架(5)中，rgb相機(7)的鏡頭正對所述s-曲線透鏡(2)的上表面；還包括控制電路板(6)，控制電路板(6)固定安裝在中間支撐架(5)中，控制電路板(6)與rgb相機(7)、led照明組件(4)相連；還包括封蓋(8)，封蓋(8)固定安裝在中間支撐架(5)上。

2.根據權利要求1所述的一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置，其特征在于，所述s-曲線透鏡(2)的下底面被柔性觸覺皮膚(1)的上表面完全覆蓋。

3.根據權利要求1所述的一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置，其特征在于，所述柔性觸覺皮膚(1)包括透明彈性體(10)和不透明薄膜(11)，不透明薄膜(11)貼附于透明彈性體(10)的下表面，透明彈性體(10)的上表面與s-曲線透鏡(2)的下底面緊密貼合。

4.根據權利要求1所述的一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置，其特征在于，所述led照明組件(4)包括三組led燈和柔性電路板，三組led燈的顏色分別為紅光、綠光和藍光，三組led燈設置在s-曲線透鏡(2)側方，三組led燈均通過柔性電路板與控制電路板(6)相連。

5.根據權利要求4所述的一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置，其特征在于，所述柔性電路板設置為環狀，三組led燈分別沿圓周等間隔地安裝在環狀的柔性電路板中。

6.根據權利要求5所述的一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置，其特征在于，所述三組led燈中，均由多個以陣列形式排布的led組成。

7.根據權利要求5或6所述的一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置，其特征在于，所述三組led燈的輻射強度相同。

8.根據權利要求1所述的一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置，其特征在于，所述s-曲線透鏡(2)的材質為亞克力。

9.根據權利要求1所述的一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置，其特征在于，所述透鏡安裝架(3)、中間支撐架(5)和封蓋(8)的材質均為黑色光敏樹脂材料。

技術總結
本技術公開了一種用于機械臂安全協作的視觸傳感器裝置。本技術中，柔性觸覺皮膚緊貼在S?曲線透鏡下，S?曲線透鏡的側面設置有LED照明組件，S?曲線透鏡上方固定安裝有RGB相機，LED照明組件與RGB相機均與控制電路板相連。柔性觸覺皮膚接觸到物體時，物體擠壓柔性觸覺皮膚后柔性觸覺皮膚形變，S?曲線透鏡內的光線發生不同程度的折射和投射，RGB相機采集物體對應的二維視覺圖像，完成物體的感知。本技術的視觸傳感器裝置能夠在機器人探索物體及環境的接觸活動中獲取豐富的物體表面信息，彌補機器人視覺感知易受物體遮擋和光線干擾的缺陷，提高機器人的操作精度。

技術研發人員：楊賡,荊典,汪若菡,李晨,董娜,張中偉,徐國輝,呂鵬
受保護的技術使用者：浙江大學
技術研發日：20240626
技術公布日：2025/4/28