一种光学式深海触觉传感器及其安装方法与传感检测方法技术

本发明专利技术公开了一种光学式深海触觉传感器及其安装方法与传感检测方法，解决了现有深海触觉传感器结构复杂、耐压能力差、难以良好接触感知的弊端，其技术方案要点是包括有触觉感知模块、O型圈、元件贮存舱；触觉感知模块包括有半椭球壳型柔性薄膜、限位环、密封连接的玻璃视窗；半椭球壳型柔性薄膜与玻璃视窗之间填充有液体；元件贮存舱包括有通过限位环固定连接的耐压外壳、安装于耐压外壳内的检测元件、安装于耐压外壳的端口的支撑件；耐压外壳的端口于支撑件的外周设置有进行密封的沟槽，本发明专利技术的一种光学式深海触觉传感器及其安装方法与传感检测方法，具有良好的密封特性，能适应深海高压下的接触变形能力，实现深海高压下的触觉感知。触觉感知。触觉感知。

【技术实现步骤摘要】
一种光学式深海触觉传感器及其安装方法与传感检测方法


[0001]本专利技术涉及深海检测传感技术，特别涉及一种光学式深海触觉传感器及其安装方法与传感检测方法。

技术介绍

[0002]深海机器人对海洋工程意义重大，然而深海机器人操作仍然具有挑战性。由于先进的声纳技术不能用于近场，目前水下机器人的主流控制反馈为视觉反馈。因此，在能见度低、高度非结构化的深海环境中，机器人的精细操作能力受到较大限制。
[0003]赋予深海机器人触觉感知有助于提高机器人操作的精确性与顺应性。一般来说，触觉传感器能够提供关于物体形状、接触力的分布信息，通过基于感知
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执行循环的控制体系可以让机器人对触觉信息做出反应，及时调节接触力以实现最佳操作。
[0004]由于深海环境的复杂性，许多陆地环境下使用的触觉传感器难以在深海环境中应用。目前水下触觉传感器在精度、分辨率等方面远不及陆地环境下使用的触觉传感器。即便如此，大多数水下触觉传感器也仅能够在离岸较近的浅海使用，且传感器在水下面临短路风险，深海高压也对传感器的结构强度提出了更高的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种光学式深海触觉传感器及其安装方法与传感检测方法，具有良好的密封特性，能适应深海高压下的接触变形能力，实现深海高压下的触觉感知。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种光学式深海触觉传感器，包括有触觉感知模块、O型圈、元件贮存舱；
[0008]所述触觉感知模块包括有半椭球壳型柔性薄膜、套设于半椭球壳型柔性薄膜的限位环、密封连接于半椭球壳型柔性薄膜的玻璃视窗；所述半椭球壳型柔性薄膜与玻璃视窗之间填充有抵消外部静水压强的液体；
[0009]所述元件贮存舱包括有通过限位环固定连接于触觉感知模块的耐压外壳、安装于耐压外壳内的检测元件、安装于所述耐压外壳的端口以支撑于玻璃视窗的支撑件；
[0010]所述耐压外壳的端口于所述支撑件的外周设置有供所述O型圈卡嵌进行密封的沟槽。
[0011]作为优选，所述半椭球壳型柔性薄膜包括有一体连接的半椭球薄膜及安装环，所述安装环的内侧壁周向环设有供玻璃视窗进行密封抵接的半球形凸起。
[0012]作为优选，所述安装环的边缘向外周向延伸有凸台，所述凸台上开设有若干限位孔；
[0013]所述限位环的端部突出有穿设卡嵌于限位孔的限位块；
[0014]所述耐压外壳的端口外周设置有供限位块装配的卡槽，所述卡槽与限位块上连通开设有供螺钉穿设进行固定安装的螺纹孔。
[0015]作为优选，所述检测元件包括有摄像头，所述支撑件的表面开设有供摄像头穿设
检测的通孔。
[0016]作为优选，所述耐压外壳的后侧安装有连接于舱内检测元件的水下连接器。
[0017]一种基于光学式深海触觉传感器的传感检测方法，其特征是，包括有以下步骤：
[0018]将触觉传感器装配于深海机器人，通过半椭球壳型柔性薄膜模拟指肚感知外界接触信息，当有外力施加于半椭球壳型柔性薄膜上时产生接触变形；
[0019]摄像头通过玻璃视窗获取半椭球壳型柔性薄膜内的三维信息；
[0020]通过水下连接器传输信号，以进行信号分析并处理，完成触觉传感检测。
[0021]作为优选，获取半椭球壳型柔性薄膜内的三维信息具体为：
[0022]通过光度立体法重建触觉变形场的空间三维信息，硬件部分采用普通摄像头(32)及不同颜色的RGB光源(35)，或
[0023]通过立体视觉方法重建触觉变形场的空间三维信息，包括双目立体视觉法、结构光法、TOF法中任一种，相应的，传感器内置摄像头(32)分别对应为双目相机、结构相机、TOF相机。
[0024]一种应用于深海触觉传感器的安装方法，其特征是，包括有以下步骤：
[0025]通过触觉感知模块的限位环对半椭球壳型柔性薄膜上进行限位安装；
[0026]将限位安装后的半椭球壳型柔性薄膜端口朝上竖直浸没于装有填充液体的容器中；
[0027]将玻璃视窗沿竖直方向推入半椭球壳型柔性薄膜的端口，完成玻璃视窗在半椭球壳型柔性薄膜上的密封固定；
[0028]将检测元件放置于元件贮存舱的耐压外壳中，并在耐压外壳的端口处安装支撑件；
[0029]将O型圈放置于耐压外壳的沟槽内；
[0030]通过抽真空设备对元件贮存舱内进行抽真空，同时将装配后的触觉感知模块安装于支撑件的一侧，通过内外压差吸附后组装固定；
[0031]水下连接器进行密封，通过拆卸水下连接器恢复元件贮存舱内部气压，进行部件拆卸。
[0032]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0033]通过触觉感知模块的半椭球壳型柔性薄膜、限位环及玻璃视窗，在半椭球壳型柔性薄膜与玻璃视窗之间填充液体能实现液压补偿平衡，进而使得触觉感知模块不再对环境压强具有敏感性，能在深海环境拥有良好的接触变形能力，实现深海环境下的触觉感知；触觉感知模块、O型圈和元件贮存舱的限位及固定连接，能实现传感器整体的良好密封，整体安装建议且结构简单，能在水下、深海具有很大应用潜力。
附图说明
[0034]图1为光学式深海触觉传感器的整体结构示意图；
[0035]图2为触觉感知模块各部件的爆炸结构示意图；
[0036]图3为半椭球壳型柔性薄膜与限位环的爆炸结构示意图；
[0037]图4为触觉感知模块的装配剖视图；
[0038]图5为触觉感知模块的原理图；
[0039]图6为元件贮存舱的结构示意图；
[0040]图7为传感器的摄像头观测示意图。
[0041]图中：1、触觉感知模块；11、玻璃视窗；12、半椭球壳型柔性薄膜；121、限位孔；122、半圆形凸起；13、限位环；131、限位块；132、限位环螺纹孔；2、O型圈；3、元件贮存舱；31、水下连接器；32、摄像头；33、耐压外壳；331、耐压外壳螺纹孔；332、卡槽；333、沟槽；34、支撑件；35、光源。
具体实施方式
[0042]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0043]根据一个或多个实施例，公开了一种光学式深海触觉传感器，如图1所示，包括有触觉感知模块1、O型圈2、元件贮存舱3。
[0044]如图2所示，触觉感知模块1包括有半椭球壳型柔性薄膜12、限位环13、玻璃视窗11，所有部件组装后可形成一半椭球型弹性体。如图3及图4所示，限位环13套设于半椭球壳型柔性薄膜12、玻璃视窗11密封连接于半椭球壳型柔性薄膜12内侧，玻璃视窗11与半椭球壳型柔性薄膜12之间形成有密闭空间，其中填充有液体，能抵消外部静水压强，触觉传感器安装在深海机器人上进行深海检测的时候，通过半椭球壳型柔性薄膜12模拟指肚感知外界接触信息，当有外力施加于半椭球壳型柔性薄膜12上时产生接触变形，在此基础上，将接触变形信息转化为一种可供计算机理解的电信号或光信号即可实现触本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学式深海触觉传感器，其特征是：包括有触觉感知模块(1)、O型圈(2)、元件贮存舱(3)；所述触觉感知模块(1)包括有半椭球壳型柔性薄膜(12)、套设于半椭球壳型柔性薄膜(12)的限位环(13)、密封连接于半椭球壳型柔性薄膜(12)的玻璃视窗(11)；所述半椭球壳型柔性薄膜(12)与玻璃视窗(11)之间填充有抵消外部静水压强的液体；所述元件贮存舱(3)包括有通过限位环(13)固定连接于触觉感知模块(1)的耐压外壳(33)、安装于耐压外壳(33)内的检测元件、安装于所述耐压外壳(33)的端口以支撑于玻璃视窗(11)的支撑件(34)；所述耐压外壳(33)的端口于所述支撑件(34)的外周设置有供所述O型圈(2)卡嵌进行密封的沟槽(333)。2.根据权利要求1所述的光学式深海触觉传感器，其特征是：所述半椭球壳型柔性薄膜(12)包括有一体连接的半椭球薄膜及安装环，所述安装环的内侧壁周向环设有供玻璃视窗(11)进行密封抵接的半球形凸起(122)。3.根据权利要求2所述的光学式深海触觉传感器，其特征是：所述安装环的边缘向外周向延伸有凸台，所述凸台上开设有若干限位孔(121)；所述限位环(13)的端部突出有穿设卡嵌于限位孔(121)的限位块(131)；所述耐压外壳(33)的端口外周设置有供限位块(131)装配的卡槽(332)，所述卡槽(332)与限位块(131)上连通开设有供螺钉穿设进行固定安装的螺纹孔。4.根据权利要求1所述的光学式深海触觉传感器，其特征是：所述检测元件包括有摄像头(32)，所述支撑件(34)的表面开设有供摄像头(32)穿设检测的通孔。5.根据权利要求1所述的光学式深海触觉传感器，其特征是：所述耐压外壳(33)的后侧安装有连接于舱内检测元件的水下连接器(31)。6.一种基于权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵浩南，马道林，金潮郴，首成逸，赵灿，余赫曦，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：