1.一種多功能觸覺傳感器,其特征在于:由右向左依次包括硬度檢測單元前端蓋(1)、硬度檢測單元(2)、硬度檢測單元后端蓋(3)、頂端壓敏電阻片(4)、連接頭(7);其中硬度檢測單元前端蓋(1)與硬度檢測后端蓋(3)將硬度檢測單元(2)包絡并相互粘合,三者組成用以測量所接觸物體硬度的硬度傳感器;硬度檢測單元(2)由金屬結構板(9)、壓電陶瓷片(8)和探頭(10)組成;金屬結構板(9)由正方形金屬薄板切割而成,可分為A、B、C、D、E共5個寬度及厚度一致的長方條;其中A、B、C這3個長方條長度一致,D、E這2個長方條長度一致;A、B、C長方條長度是D、E長方條長度的的2倍;以A長方條為基準,在其長邊末端與B長方條垂直連接,在B長方條長邊末端與C長方條垂直連接,在C長方條長邊末端與D長方條垂直連接,在D長方條長邊末端與E長方條垂直連接,E長方條長邊末端位于原正方形中心,整個結構最外側尺寸與原正方形薄板邊長一致;壓電陶瓷片(8)粘貼于A長方條上位于其左側與硬度檢測單元后端蓋(3)接觸,探頭(10)左端粘貼于E長方條右側,探頭(10)右端穿出硬度檢測單元前端蓋(1);探頭(10)穿出硬度檢測單元前端蓋(1)的距離用以限制探針(10)的位移以及金屬結構板(9)的變形量,進一步限制硬度檢測單元(2)與被測物體的接觸力;上述連接頭(7)由連接柱(7-1)以及位于連接柱左端的連接盤(7-2)組成;其中頂端壓敏電阻片(4)粘貼于硬度檢測單元后端蓋(3)左側與連接柱(7-1)右側之間,用以測量傳感器末端的接觸力;上述連接柱(7-1)外側還套有橡膠管(5),橡膠管(5)左端與連接盤(7-2)相連,右端與硬度檢測單元后端蓋(3)左側相連;橡膠管(5)外壁均勻布置若干用以測量側壁接觸力的側壁壓敏電阻片(6)。2.利用權利要求1所述多功能觸覺傳感器的測量方法,其特征在于:傳感器通過連接頭(7)安裝于運動器械中,傳感器的末端及側壁在器械運動過程中將會與物體發生接觸,產生作用力,引起頂端壓敏電阻片(4)與側壁壓敏電阻片(6)阻值發生變化,硬度檢測單元(2)阻抗發生變化;由計算機通過數據采集卡對頂端壓敏電阻片(4)與側壁壓敏電阻片(6)發送直流電壓信號,對硬度檢測單元(2)中的壓電陶瓷片(8)發送掃頻電壓信號;由電流傳感器采集頂端壓敏電阻片(4)、側壁壓敏電阻片(6)以及壓電陶瓷片(8)的反饋電流信號,經由放大、濾波信號處理電路完成初步信號處理后傳送至數據采集卡;由數據采集卡對初步處理后的信號進行采集,并送至計算機中完成進一步處理,得到頂端壓敏電阻片(4)、側壁壓敏電阻片(6)對應的電阻值,硬度檢測單元(2)對應的共振頻率改變量Δf;在實際測量之前,分別對頂端壓敏電阻片(4)、側壁壓敏電阻片(6)及硬度檢測單元(2)進行標定,得到頂端壓敏電阻片(4)、側壁壓敏電阻片(6)關于電阻值與作用力大小的標定曲線,得到硬度檢測單元(2)關于頻率變化量Δf與彈性模量E的標定曲線;在實際測量時,將計算機處理后得到的電阻值、頻率改變量Δf信息與之前標定的曲線進行比對,即可得到作用力信息與硬度信息,實現硬度測量、器械末端與側壁接觸力測量的功能。
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