CS267053B1 - Palpable sensing element for robot - Google Patents

Description

2 CS 267 053 Bl

Vynález sa týká hmatového čidla robota.

Doposial známe riešenia hmatových čidiel používajú bud kontaktně spínače, ktoré súrozměrné, alebo integrálně sondy, například pat. spis NSR 255 678 P, alebo spínače založenéna niektorom spčsobe premeny tlaku na elektrický signál kapacitný, induktívny, odporový,nábojový, ako například pat. spisy ZSSR 769 331, 901 821, USA 4 481 815. Podlá pat. spisuNSR 2 438 221 sa využívá fotoelektrický spósob. Uvedené metody majú niekolko nevýhod, napří-klad pri použití tlakových integrálnych sond musí byt zaručená čistota uchopovaného predmetu,aby sa neupchali kanáliky integrálnej sondy. U snímačov induktívnych, odporových a kontakt-ných musí byť vyvinutá istá sila na posun jadra, prehnutie či natiahnutie tenzometra avyvolanie spolahlivého dotyku kontaktného snímače. U kapacitných snímačov je problém odtie-nenia elektrod pri mnohokanálovej zostave, pri fotografickom spósobe musí byť zaručenáodrazivosť světla od predmetu, pri elestometrických látkách musí byt použitý špeciálnyzosilňovač, a podobné.

Uvedené nevýhody odstraňuje hmatové čidlo robota podlá vynálezu, ktoré je tvořenésnímačmi dotyku a/alebo snímačmi sily a ktorého podstatou je, že snímač dotyku aj snímačsily je tvořený základnou doštičkou z elektroizolačného materiálu a membránou s najmenejjedným výstupkom spojených sponou. Na straně základnej doštičky z elektroizolačného materiálumedzi výstupkami membrány sú umiestnené najmenej dva interdigitálne meniče povrchovej akustickej vlny. Snímač dotyku je opatřený na druhej straně základnej doštičky z elektroizolačnéhomateriálu najmenej jedným oscilátorom. Přitom interdigitálny měnič představuje sústavukovových elektrod umiestnených na povrchu piezoelektrickéj podložky, v tomto případe zá-kladnej doštičky z elektroizolačného materiálu tak, aby privádzaný elektrický signál vytvo-řil na podložke pomocou piezoelektrického javu sústavu meniacich sa pružných sil, ktorégeneruji povrchové akustické vlny. V snímači sily je základná doštička opatřená z jednejstrany dvorná interdigitálnymi meničmi povrchovej akustickej vlny a oscilátor je umiestnenýnapříklad hybridnou technológiou alebo niektorou technológiou známou z výroby integrovanýchobvodov, na základnej doštíčke najbližšieho snímača dotyku na opačnéj straně, ako sú umiest-nené interdigitálne meniče povrchovej akustickej vlny snímača dotyku, pričom konkrétnétechnológia vytvorenia osoilátora závisí od materiálu základnej doštičky. V snímači dotykuvýstupky membrány majú rovnakú plochu ako je plocha medzi interdigitálnymi meničmi povrcho-vej akustickej vlny, pričom sú širšie ako interdigitálne meniče povrchovej akustickej vlny. V snímači sily je membrána opatřená výstupkami umiestnená nad interdigitálnymi meničmi povr-chovej akustickej vlny, pričom výstupky membrány sú plošné menšie ako plocha medzi interdigi-tálnymi meničmi povrchovej akustickej vlny a sú užšie ako interdigitálne meniče povrchovejakustickej vlny, alebo v snímači sily je membrána umiestnená nad základnou doštičkou z opač-nej strany, ako sú umiestnené interdigitálne meniče povrchovej akustickej vlny.

Hlavně výhody hmatového čidla robota podlá vynálezu spočívajú v tom, že je daná jedno-značná informácia o dotyku a v usporiadaní so snímačom sily aj o sile, ktorú robot vyvíjasvojou časťou, ktorá je opatřená týmto hmatovým čidlom. Snímač je jednoduchej konštrukcie,umožňuje miniaturizáciu snímača a rózne zoskupenia do skupin, pásov alebo matic a tak plošnénapodobniť pósobenie hmatu, například ludskej ruky. Vstupné časti interdigitálneho meničapovrchovej akustickej vlny móžu byt zapojené sériovo alebo samostatné a z výstupných častísa odoberá striedavý signál. Dvojica proti sebe umiestnených interdigitálnych meničov povrchovej akustickej vlny tvoří rezonátor, ktorý je súčasťou oscilátora. Informácia o dotykuje daná přerušením alebo utlmením povrchovej akustickej vlny, širiacej sa po povrchu základ-nej doštičky a prejaví sa nulovým výstupným signálom. V případe, ke 3 je .použitý doplňkovýsnímač sily, je daná okrem informácie o dotyku, přerušením povrchovej akustickej vlny,aj informácia o sile, ktorú právě robot vyvíja svojou časťou, ktorá je opatřená hmatovýmčidlom podlá vynálezu. Táto sila je v případe snímača sily založeného na přehnutí základnejdoštičky s interdigitálnymi meničmi povrchovej akustickej vlny úměrná zmene frekvencievýstupného signálu. Oscilátor s kompenzačnými obvodmi je umiestnený na základnej doštičke,čím sa zníži potřebný počet vodičov.

Claims (3)

1. CS 267 053 B1 3 Na přiložených výkresoch je znázorněné hmatové čidlo robota podlá vynálezu. Na obr. 1je znázorněný rez snímačom dotyku, na obr.
2. 2 je pohlad na hmatové čidlo tvořené snímačmidotyku, na obr.
3. 3 je rez hmatovým čidlom so snímačmi dotyku aj snímačmi sily a na obr. 4je rez snímačom sily. Hmatové čidlo robota ako je znázorněné na obr. 1 je tvořené snímačom dotyku, ktorýsa skládá zo základnej doštičky 2. z izolačného materiálu, ktorá je opatřená z jednej stranyinterdigitálnymi meničmi j5, 6" povrchovej akustickej vlny a z druhej strany oscilátorom7_. Membrána 2 je opatřená výstupkami 3 a so základnou doštičkou JL je spojená sponou 5^. Snímač sily pozostáva zo základnej doštičky 2 opatrenej interdigitálnymi meničmi 6_, 6'povrchovej akustickej vlny, nad ktorými je umiestnená membrána 2 s výstupkami 3, spojenáso základnou doštičkou sponou Výstupok 2 membrány 2 je v tomto případe plošné menšínež plocha medzi interdigitálnymi meničmi 6_, 6' povrchovej akustickej vlny a výstupky 2membrány 2. sú užšie než interdigitálne meniče £, 6* povrchovej akustickej vlny snímačasily. Ak sa dotkne hmatové čidlo robota nějakého predmetu, přehne sa membrána 2_ a svojímvýstupkom ktorý je širší než interdigitálne meniče 6, 6" povrchovej akustickej vlnya plošné rovnaká ako plocha medzi interdigitálnymi meničmi 6, 6' povrchovej akustickejvlny sa dotkne základnej doštičky _1. Tým sa preruší, utlmí tok povrchovej akustickej vlnyz jedného interdigitálneho meniča povrchovej akustickej vlny do druhého interdigitálnehomeniča 6" povrchovej akustickej vlny, čo má za následok zánik výstupného signálu. Pri postu-pujúcom tlaku hmatového čidla na predmet sa začne prehýbat základná doštička 2. snímača sily,čo má za následok predíženie dráhy povrchovej akustickej vlny z jedného interdigitálnehomeniča _6 povrchovej akustickej vlny snímača sily do druhého interdigitálneho meniča 6"povrchovej akustickej vlny snímača sily. Súčasne sa so změnou dráhy mění aj fázová rýchlosťšírenia povrchovej akustickej vlny medzi interdigitálnymi meničmi _6, 6'. Uvedené změny spósobia změnu fáze v spátnovázobnej slučke oscilátora, čo sa prejavízměnou frekvencie výstupného signálu. Získá sa tak podlá usporiadania informácia o dotykua sile z róznych mieste daných vzdialenosfou aktivovaného snímača dotyku a snímača sily. V případe, že v snímači sily je membrána 2 umiestnená z opačnej strany základnej doštičky2? ako sú umiestnené interdigitálne meniče _6, 6" povrchovej akustickej vlny je informáciao dotyku snímača sily daná poklesom amplitúdy výstupného signálu a informácia o sile, ktorúrobot vyvíja svojou časfou opatřenou hmatovým čidlom podlá vynálezu je daná změnou frekven-cie výstupného signálu. Vo všeobecnosti prerušenie povrchovej akustickej vlny dává informá-ciu o dotyku a změnách kmitočtu výstupného signálu je úměrná sile, ktorú robot vyvíja svojoučastou opatřenou hmatovým čidlom. Vyhodnotenie prerušenia povrchovej akustickej vlny alebozánik výstupného signálu a změny kmitočtu výstupného signálu sa uskutoČnia vo vyhodnocovacejjednotke Konštrukcia hmatového čidla robota podlá tohto vynálezu umožňuje okrem informácieo dotyku snímat i silu, ktorú robot vyvíja svojou častou opatřenou hmatovým čidlom a umož-ňuje i tzv. "hmatové videnie", pretože dovoluje najróznejšie usporiadanie čidla. PREDMET VYNALEZU Hmatové čidlo robota, tvořené snímačmi sily a/alebo snímačmi dotyku, vyznačujúce satým, že snímač dotyku aj snímač sily je tvořený základnou doštičkou (1) z elektroizolačnéhomateriálu a membránou (2) s najmenej jedným výstupkom (3) spojených sponou (5), kde nastraně základnej doštičky (1) z elektroizolačného materiálu medzi výstupkami (3) membrány(2) sú umiestnené najmenej dva interdigitálne meniče (6, 6") povrchovej akustickej vlny,pričom snímač dotyku je opatřený na druhej straně základnej doštičky (1) z elektroizolačnéhomateriálu najmenej jedným oscilátorom (7). 2 výkresy