一种指尖触觉传感器的制作方法

本技术涉及机器人，尤其涉及一种指尖触觉传感器。

背景技术：

1、在机器人技术持续发展的进程中，灵巧手作为机器人与外界环境交互的关键执行部件，对触觉感知有着极高的要求，具备精准、多维度触觉感知能力的灵巧手，能更灵活、安全地抓取物体，完成复杂操作任务，在工业自动化、服务机器人等诸多领域都有着广泛且重要的应用前景。

2、目前传统的触觉传感器还存在一些不足的地方，受力感知维度单一，大多只能感知单一方向或少数几个方向的力，难以全面捕捉外界复杂的力的信息，导致机器人灵巧手在面对复杂形状、质地的物体时，无法精准把控抓取的力度和角度，容易出现抓取不稳甚至损坏物体的情况，同时触觉传感器安装尺寸大、外表刚硬，使得传感器难以适配机器人灵巧手的狭小空间和灵活运动需求，限制灵巧手的运动灵活性，而且在与物体接触时，外表也容易划伤物体表面，为此我们提出一种指尖触觉传感器。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种指尖触觉传感器。其优点在于触觉传感器感知维度多，能感知六个维度的受力，实现了对三维空间内力的大小、方向及力矩的全方位捕捉，结构紧凑，同时体积小巧，让传感器能轻松集成到机器人灵巧手的手指等狭小空间内，不会对灵巧手的整体结构和运动灵活性造成过多限制，使灵巧手在执行各类操作任务时，能保持良好的灵活性与敏捷性。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

3、一种指尖触觉传感器，包括外皮包胶和电路板，所述外皮包胶的内部固定连接有骨架，所述外皮包胶与所述骨架之间留有空腔，所述电路板固定在所述骨架上，所述电路板的底部阵列连接有多个磁感应霍尔元件，所述第二柔性填充层设于所述空腔内且位于所述电路板的下方；所述空腔内还设有第二柔性填充层，所述第二柔性填充层的底部开设有多个圆槽，所述第二柔性填充层的顶部与多个磁感应霍尔元件贴合，多个所述圆槽的内部均连接有磁珠，且多个磁珠分别与多个磁感应霍尔元件相对应，多个所述圆槽的开口处设有屏蔽层；所述空腔内还设有第一柔性填充层，所述第一柔性填充层覆盖所述屏蔽层。

4、通过以上技术方案：通过多个磁感应霍尔元件可以感知磁场的变化，并且多个磁感应霍尔元件可以感应多个磁珠的磁场，同时多个屏蔽层可以屏蔽外侧的磁场，防止外界磁场对霍尔元件干扰，当外力作用在多个磁珠上时，第一柔性填充层和第二柔性填充层会受压发生形变，多个磁珠的位置也发生变化，使得磁感应元件检测到磁场变化，此时可通过神经网络算法推测出外力的大小和方向，进而实现触觉功能，通过第一柔性填充层和第二柔性填充层不仅能在受到外力时发生形变，传递力的作用，同时柔性特质的第一柔性填充层和第二柔性填充层还能更好地模拟人手指的触感，让传感器在与物体接触时，更接近真实的人体触觉体验。

5、本实用新型进一步设置为，所述电路板通过螺钉固定在所述骨架上，其中，所述螺钉自所述电路板的底部贯穿至所述骨架上，所述螺钉位于所述多个磁感应霍尔元件的间隙中。

6、通过以上技术方案：通过螺钉使得电路板可以与骨架固定连接。

7、本实用新型进一步设置为，还包括接口板，所述接口板设于所述骨架的尾端，并与所述电路板呈夹角焊接，所述接口板包括接插件。

8、通过以上技术方案：接口板通过定位销与骨架尾端的定位孔配合从而实现预固定，同时接口板与电路板呈夹角焊接，接插件能够实现传感器与外部控制系统的信号与电源传输。

9、本实用新型进一步设置为，所述接口板与所述电路板的焊接连接处均设有半孔状凹槽。

10、通过以上技术方案：通过外形为半空状凹槽邮票孔焊盘的设置可以直接将接口板和电路板上对应的焊点焊接在一起。

11、本实用新型进一步设置为，所述接插件的接口突出于所述骨架的尾端，所述骨架的尾端开设有避空倒角和避空槽。

12、通过以上技术方案：通过避空倒角与避空槽配合，为焊接时烙铁的伸入和操作提供充足空间，确保焊接过程顺利进行。

13、本实用新型进一步设置为，所述外皮包胶的一侧开设有翻边，所述翻边上开设有溢出槽。

14、通过以上技术方案：外皮包胶的一侧开设有翻边，翻边上开设有溢出槽，通过外皮包胶上设置有翻边，能够实现相对于骨架的定位，并配合法兰，实现了对外皮包胶的双重固定，通过溢出槽的设置，使得法兰夹紧翻边部分时，材料会向外溢出，溢出槽可吸收形变，防止包皮外形突起，有效维持传感器外形的规整，避免因形变导致的外观缺陷和性能影响。

15、本实用新型进一步设置为，所述骨架的前端设有一弧形凸起，所述弧形凸起与所述电路板的前端相对设置。

16、通过以上技术方案：通过弧形凸起的作用下，能够保护电路板，避免受到磕碰导致损坏。

17、本实用新型进一步设置为，所述骨架的一侧安装有法兰，且法兰上开设有开孔和安装孔。

18、通过以上技术方案：通过在法兰上开设安装孔和开孔，使得传感器在安装到手指上以及外部线缆插拔时都极为便捷，增强了传感器的实用性与可维护。

19、本实用新型进一步设置为，所述接插件穿过开孔延伸至法兰的一侧。

20、通过以上技术方案：保证接插件的接头外露便于线缆连接，又能防止灰尘和液体从间隙进入传感器内部，提升防护性能。

21、本实用新型进一步设置为，所述第一柔性填充层、第二柔性填充层和外皮包胶通过分段浇筑的方式做成整体。

22、通过以上技术方案：通过该工艺保证了磁感应霍尔元件和第一柔性填充层与外皮包胶的整体性，使传感器的结构更牢固，能更均匀地传递外力，提升触觉感知的准确性。

23、本实用新型的有益效果为：

24、1、一种指尖触觉传感器，触觉传感器感知维度多，能感知六个维度的受力，实现了对三维空间内力的大小、方向及力矩的全方位捕捉。

25、2、一种指尖触觉传感器，结构紧凑，体积小巧，让传感器能轻松集成到机器人灵巧手的手指等狭小空间内，不会对灵巧手的整体结构和运动灵活性造成过多限制，使灵巧手在执行各类操作任务时，能保持良好的灵活性与敏捷性。

26、3、一种指尖触觉传感器，通过外形仿生设计，高度模拟人类手指的形态与触感特点，更契合具身智能和灵巧手的应用场景，能更自然地模拟人类手部的触觉感知与动作行为，提升机器人与环境的交互体验和适配性。

27、4、一种指尖触觉传感器，通过外皮包胶为柔性材料，使得柔性材料的一体性好，让传感器整体结构更牢固，同时柔性材质柔软，在与物体接触时，能有效避免划伤物体表面。

28、5、一种指尖触觉传感器，采用磁屏蔽技术，可有效隔绝外界磁场的干扰，确保传感器内部霍尔元件等磁感应部件能精准感知小磁铁因外力产生的磁场变化，极大提升了触觉感知的准确性与稳定性，在强磁场的复杂环境中，也能正常工作。

1.一种指尖触觉传感器，包括外皮包胶（1）和电路板（3），其特征在于，所述外皮包胶（1）的内部固定连接有骨架（2），所述外皮包胶（1）与所述骨架（2）之间留有空腔，所述电路板（3）固定在所述骨架（2）上，所述电路板（3）的底部阵列连接有多个磁感应霍尔元件（4）；第二柔性填充层（6）设于所述空腔内且位于所述电路板（3）的下方；

2.根据权利要求1所述的一种指尖触觉传感器，其特征在于，所述电路板（3）通过螺钉固定在所述骨架（2）上，其中，所述螺钉自所述电路板（3）的底部贯穿至所述骨架（2）上，所述螺钉位于所述多个磁感应霍尔元件（4）的间隙中。

3.根据权利要求1所述的一种指尖触觉传感器，其特征在于，还包括接口板（9），所述接口板（9）设于所述骨架（2）的尾端，并与所述电路板（3）呈夹角焊接，所述接口板（9）包括接插件（11）。

4.根据权利要求3所述的一种指尖触觉传感器，其特征在于，所述接口板（9）与所述电路板（3）的焊接连接处均设有半孔状凹槽。

5.根据权利要求3所述的一种指尖触觉传感器，其特征在于，所述接插件（11）的接口突出于所述骨架（2）的尾端，所述骨架（2）的尾端开设有避空倒角和避空槽。

6.根据权利要求1所述的一种指尖触觉传感器，其特征在于，所述外皮包胶（1）的一侧开设有翻边，所述翻边上开设有溢出槽。

7.根据权利要求1所述的一种指尖触觉传感器，其特征在于，所述骨架（2）的前端设有一弧形凸起（12），所述弧形凸起（12）与所述电路板（3）的前端相对设置。

8.根据权利要求1所述的一种指尖触觉传感器，其特征在于，所述骨架（2）的一侧安装有法兰（10），且法兰（10）上开设有开孔和安装孔。

9.根据权利要求3所述的一种指尖触觉传感器，其特征在于，所述接插件（11）穿过开孔延伸至法兰（10）的一侧。

10.根据权利要求7所述的一种指尖触觉传感器，其特征在于，所述第一柔性填充层（5）、第二柔性填充层（6）和外皮包胶（1）通过分段浇筑的方式做成整体。