【技术实现步骤摘要】
本公开涉及触觉传感，涉及一种新型磁敏式触觉多维力传感器。
技术介绍
1、多维力触觉传感器在机器人感知世界、灵活操纵、执行复杂任务以及与人进行交互的过程中扮演者重要角色，是机器人走向智能化、拟人化的不可或缺的一部分。目前触觉传感器按照原理主要分为电阻式、电容式、压电式、光敏式等。以上形式的传感器难以同时解决单一元件实现多维力动静态测量的问题，且同时保证传感器具有较低的制造成本和较短的生产周期。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本公开的目的是：提出一种基于霍尔效应的多维力触觉传感器，传感器在外力的作用下，导致柔性十字梁发生变形，从而使得嵌入在十字梁结构的中的矩形磁体的空间位置发生变化，进而导致了空间磁场的变化，通过平面型霍尔元件检测磁场的变化，将磁场变化转化为电压信号输出，建立其多维力方向以及大小与电压的对应关系来实现传感器检测多维力的能力。
2、为了实现上述目的，本公开采用以下方案。
3、一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述新型磁敏式触觉多维力传感器包括：硬质电路板、柔性基质结构、霍尔元件、磁体；
4、柔性基质结构，设置于硬质电路板正上方，与硬质电路板相连接；
5、穿过磁体的中心且垂直于磁体的上表面的第一直线与穿过霍尔元件的中心且垂直于霍尔元件的上表面的第二直线平行，所述霍尔元件是中心对称的；
6、柔性基质结构在外力的作用下产生形变，使得磁体与霍尔元件的相对空间位置发生变化；
7、利用霍尔元件
8、可选的，所述霍尔元件设置在硬质电路板上设置有霍尔元件。
9、可选的，所述的霍尔元件为平面型霍尔元件。
10、可选的，所述的柔性基质结构为十字梁结构，且所述十字梁结构中心对称。
11、可选的，所述的十字梁结构设置有悬挂结构，所述悬挂结构设置有凹槽，所述凹槽用于放置磁体。
12、可选的，所述的十字梁结构顶端设置有柔性十字梁圆形帽状突起的结构。
13、可选的，所述的磁体为轴对称磁体。
14、可选的，所述的磁体为矩形磁体。
15、可选的，所述的霍尔元件用于将三维磁场垂直于平面的磁通密度分量的变化转变为电信号输出；通过数据采集卡将电信号传输到计算机中，以得到三维力的大小和方向。
16、一种制备新型磁敏式触觉多维力传感器的方法，所述方法包括以下步骤：
17、s1、基于柔性3d打印技术制备新型磁敏式触觉多维力传感器的整体结构，并在紫外光固化箱中固化；
18、s2、将磁体嵌入新型磁敏式触觉多维力传感器的整体结构中，手动涂抹柔性树脂进行封装，并在紫外光固化箱中再次固化；
19、s3、将霍尔元件用ab胶粘贴于硬质电路板上；
20、s4、将新型磁敏式触觉多维力传感器的整体结构利用速干胶粘贴于硬质电路板上。
21、相比于现有技术，本公开具有以下技术效果：
22、所述新型磁敏式触觉多维力传感器能够将受到的外界多维力转化为电压信号，通过判断电压变化的大小和形状特征来检测接触力的大小和方向，以实现检测接触三维力的目的，该传感器具有良好的分辨率，与人手的10mn的分辨率相当。这是由于采用的时候50a的柔性树脂材料作为结构本体材料，该材料弹性好，较柔软，固化之后材料的硬度为邵氏硬度50a。当传感器顶端受到10mn的正压力的时候，传感器具有明显电压变化(大于2mv),能够被信号采集装置明显识别到。通过对十字梁的尺寸设计，比如说使得梁的横截面面积减小或者增加梁的长度，使得整体的弹性模量变得更小，更容易在外力下产生位移。本公开方案制作简单生产周期短以及成本极低，同时传感器的可设计性较强，通过柔性3d技术实现不同柔性基质结构的生产，大大缩短设计以及验证周期，通过控制固化调价可以进一步控制传感器的量程。相比较其他类型的多维力传感器，磁敏式传感器在三维力测量上表现出天然的优势，且能够模仿人手皮肤实现动静态力的测量。
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1.一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述新型磁敏式触觉多维力传感器包括：硬质电路板、柔性基质结构、霍尔元件、磁体；
2.根据权利要求1所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，优选的，所述霍尔元件设置在硬质电路板上设置有霍尔元件。
3.根据权利要求2所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述的霍尔元件为平面型霍尔元件。
4.根据权利要求1所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述的柔性基质结构为十字梁结构，且所述十字梁结构中心对称。
5.根据权利要求4所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述的十字梁结构设置有悬挂结构，所述悬挂结构设置有凹槽，所述凹槽用于放置磁体。
6.根据权利要求4所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述的十字梁结构顶端设置有柔性十字梁帽状突起的结构。
7.根据权利要求1所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述的磁体为轴对称磁体。
8.根据权利要求1所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在
9.根据权利要求1所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述的霍尔元件用于将三维磁场垂直于平面的磁通密度分量的变化转变为电信号输出；通过数据采集卡将电信号传输到计算机中，以得到三维力的大小和方向。
10.一种制备新型磁敏式触觉多维力传感器的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述新型磁敏式触觉多维力传感器包括：硬质电路板、柔性基质结构、霍尔元件、磁体；
2.根据权利要求1所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，优选的，所述霍尔元件设置在硬质电路板上设置有霍尔元件。
3.根据权利要求2所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述的霍尔元件为平面型霍尔元件。
4.根据权利要求1所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述的柔性基质结构为十字梁结构，且所述十字梁结构中心对称。
5.根据权利要求4所述的一种新型磁敏式触觉多维力传感器，其特征在于，所述的十字梁结构设置有悬挂结构，所述悬挂结构设置有凹槽，所述凹槽用于放置...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙瑜，汪领，孙宇轩，杨来浩，宁嘉嘉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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