Матричный тактильный датчик

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для тактильного очувствления. Цель изобретения - повышение надежности работы датчика. Датчик содержит светопроводящую пластину 1, источник 7 излучения, оптически связанный со светопроводящей пластиной, гибкую мембрану 3, внутренняя поверхность которой содержит наклонные 4 и прямые участки в виде периодического рельефа, матрицу 6 фоточувствительных элементов, а также слой 2 жидкого кристалла, расположенный между светопроводящей пластиной 1 и гибкой мемьраной 3, герметизирующую прокладку 9. Причем на наклонные участки 4 рельефа гибкой мембраны нанесено светоотражающее покрытие 5. При тактильном воздействии на внешнюю поверхность гибкой мембраны 3 последняя прогибается и изменяются условия прохождения светового луча по структуре датчика, что фиксируется матрицей 6 элементов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 В 25 1 19/02 (,й;„,Л; . 1-iH: l60HAR

Ь :Ь 1 3 ТЕйА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4315257/3! -08 (22) 09.10.87 (46) 15.12.89. Бюл. № 46 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Н. М. Тищенко, А. Н. Гусев, П. В. Тимонин и В. В. Кашкин (53) 621-229.72 (088.8) (56) Proc, 4th Int. Conf. Roh. Vision and Sens.

Contr. London, 9 — 11 Oct., 1984, р. 251 — 260. (54) МАТРИЧНЫЙ ТАКТИЛЬНЫЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для тактильного очувствления. Цель изобретеHHh — повышение надежности работы датчика. Датчик содержит светопроводящую пластину 1. ис„„SU„„1528655 А 1 точник 7 излучения, оптически, связанный со светопроводящей пластиной, гибкую мембрану 3, внутренняя поверхность которой содержит наклонные 4 и прямые участки в виде периодического рельефа, матрицу 6 фоточувствительных элементов, а также слой 2 жидкого кристалла, расположенный между светопроводящей пластиной 1 и гибкой мембраной 3, герметизирующую прокладку 9. Причем на наклонные участки 4 рельефа гибкой мембраны нанесено светоотражаюшее покрытие 5. При тактильном воздействии на внешнюю поверхность гибкой мембраны 3 последняя прогибается и изменяются условия прохождения светового луча по структуре датчика, что фиксируется матрицей 6 элементов. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1528655

Формула изобретения

25 п воздуха агс 1п () (xl, нсветовода

Составитель О. Рома енко

Рсдактор В. Ковтун Техред И. Верее Корректор В. Кабаний

Заказ 7599,16 Тиран 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж -35, Рауьшская наб., д. 1/5

Производственно-издательский комбина« 11атент», г Ужгород, ул. Гагарина, 101

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для тактильного очувствления.

Цель изобретения — повышение надежности работы тактильного датчика.

На фиг. 1 показана структура матричного тактильного датчика; на фиг. 2 — схема распространения излучения в структуре матричного тактильного датчика.

Матричный тактильный датчик содержит светопроводящую пластину 1, слой 2 жидкого кристалла, гибкую мембрану 3, наклонные участки 4 рельефа гибкой мембраны со светоотражающим покрытием 5, матрицу 6 фоточувствительных элементов, источник излучения 7, оптически связанный со светопроводящей пластиной.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника излучения (некогерентного света) 7 вводится в светопроводящую пластину 1 под углом цо и распространяется по структуре датчика посредством полных внутренних отражений (ПВО) (фиг. 2). Вследствие расходимости светового потока существует четыре области углов падения излучения, в том числе излучение вводится в структуру и в секторе углов — Из схемы падения лучей данного диапазона углов на наклонный участок 4 с покрытием 5 и последующего отражения от границы световод- воздух видно, что в отсутствие тактильного воздействия в области такти lbHo чувствительного места лучи, отразившись от поверхности 5 наклонного участка 4 и от границы световод воздух, распространяется по структуре датчика даль-. ше При этом угол наклона !) участка 4 подбиР TcH таким, чтобы углы ч и «2 были не меньше критических для выполнения уcловия ПВО Расчет ведут по углу « . Конкретное условие 11ВО для данной структуры обеспечивается при выполнении соотношения где я — — 91)" — <1 о 2!);

fl — соответствующий показатель преломления.

При наличии тактильного воздействия на мембрану 3 в области тактильно чувствительного места происходит прогиб гибкой мембраны 3. В связи с прогибом наклонный участок 4 меняет свое угловое положение относительно падающих на нее лучей с диапазоном углов rpo —.«р ». Изменяется угол и место падения отраженных от участка 4 лучей на границу световод — воздух. Угол падения становится меньше критическогЬ и ра10 вен и». Происходит нарушение ПВО. При этом n*(ni и а*=90 — q.o — 2р — 2у, где 7— угол кривизны юбкой мембраны 3, который определяется величиной прогиба ю.

Выходящее из светопроводящей пластины 1 в данном месте излучение фиксируется фоточувствительным элементом матрицы 6.

Изменение электрического сигнала на выходе фоточувствительного элемента матрицы 6 воспринимается электронной схемой 8. Между мембраной 3 и пластиной 1 установлена

20 также герметизирующая прокладка 9. Гибкая мембрана 3 может быть выполнена из органического полимерного материала, например майлара.

1. Матричный тактильный датчик, содержащий параллельно расположенные с зазором гибкую мембрану и светопроводящую пласти ну, источник излучения, оптически

30 связанный со светопроводящей пластиной, матрицу фоточувствительных элементов, при этом на поверхности гибкой мембраны, обращенной к светопроводящей пластине, расположены наклонные и прямые участки в виде периодического рельефа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, между светопроводящей пластиной и гибкой мембраной введены слой жидкого кристалла и герметизирующая прокладка, причем наклонные участки рельефа снабжены светоотражающим покрытием.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что гибкая мембрана выполнена из органического полимерного материала.

3. Датчик по п. 2, отличающийся тем, что гибкая мембрана выполнена из майлара.