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专利名称：压力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种压カ传感器，特别是ー种采用导电橡胶为材质之ー的压カ传感器。
背景技术：
随着微电脑技术的突飞猛进及电子产业的高度发展，机器人(Robot)已成为ー种新兴产业，在当代エ业中，机器人已能够取代或协助人类进行高危险性工作，如组装、喷漆、焊接、高温铸锻等，甚至是医疗救援、娱乐服务、军事保全与太空探索等领域，亦使用了诸多机器人设备，根据IFR(International Federation of Robotics)所提供的统计资料，2010年全球机器人的消费市场已达到350亿美元，其中产业用机器人的销售额约为190亿美元，服务型机器人的销售额则约为160亿美元，因此，为能设计出更为适用与高效能的机器人设备，现今已出现各种机器人竞赛，例如WR0国际奥林匹克机器人大赛、FLL OIC(OpenInternational Championship)高雄世界杯机器人大赛、PMC机器人创意竞赛、香港青少年机器人世界杯(RCJHK)，且众多生产者亦纷纷针对机器人的各部位结构进行改良，以能满足产业上的各种需求。一般而言，机器人产业的发展大抵朝向专业应用为主，但随着社会结构的变化，如老年人口増加、小家庭数量上升等，服务型机器人亦逐渐获得生产者与消费者的重视。服务型机器人的整体外观大多被设计成近似人类，具备四肢及五官等特征，故生产者的研发重点主要着落于“灵巧手掌、安全感知、敏捷移动、智慧控制”等四大方面。然而，由于机器人并不具备人类的神经系统，无法依据其听觉、触觉及视觉进行动作上的调整，因此在前述四大方向的控制上并不理想，以机器人的“敏捷移动”要求为例，如图I所示，传统的双足机器人藉由两脚掌11、12行走于非平坦的地面10上时，若其中一脚掌11踩踏至地面10的隆起处101，由于双足机器人的控制单元未得知该脚掌11仅有局部碰触到隆起处101，故当机器人抬起另一脚掌12后，双足式机器人的全身重量将会落至该脚掌11上，由于该脚掌11绝大部分皆为悬空状态，故会造成该双足式机器人的重心不稳，而发生晃动甚至是摔倒等情形，不仅严重影响双足式机器人在行走上的流畅性，更可能导致双足式机器人损坏。此夕卜，除了前述地面10隆起的情况外，当地面10具有凹陷处时，在双足式机器人的其中一脚掌11、12踩踏至凹陷处后，同样会发生重心不稳的问题，导致双足式机器人整体倾斜而摔倒。同理，当机器人欲以手掌抓持住一较易变形的物件(如水杯、纸盒)吋，由于机器人无法判断出目前施力的大小是否适当，故很容易因施力过重而破坏对象，或因施カ过轻而摔落对象，造成其动作上的局限。综上所述，目前虽然有生产者以纳米微粒层设计出用于机器人的感应器，并在医疗领域中亦已研发出可感应触觉的电子皮肤，然而，无论是感应器或电子皮肤，其感测方式及内部结构皆过于复杂，需要极为精密的电子控制系统，且其生产成本亦过于高昂，难以普及推广。因此，如何设计出ー种压カ传感器，除能准确地感测出机器人所受的外力，尚具备结构简单及成本低廉等优点，即成为本发明在此需要解决的技术问题。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供ー种能准确判断外力大�。�且结构简单、成本低的压カ传感器。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案ー种压カ传感器，包括位于该压カ传感器ー侧的ニ个连接组件，所述连接组件之间间隔有第一间距，且与ー电子装置相电气连接，所述连接组件分别与ー导电橡胶制成的感应组件的两端电气连接，以导通电子装置传来的电流，并在连接组件之间形成ー电位差，所述感应组件的中段部分是弯折为回形的感应部，该感应部位于压カ传感器的另ー侧，且相邻的感应部之间分别间隔有第二间距，在压カ传感器受到外力挤压的情况下，各感应部将因感应组件受カ所产生的弹性变形，而改变感应组件上的电流传输路径以及电阻值。本发明所述感应部被包覆于ー绝缘壳体中。
本发明所述绝缘壳体由弹性材质构成，其内部设有一容置感应组件的容置空间，该感应组件的两端穿过绝缘壳体的顶部，并与连接组件露出至绝缘壳体外。本发明所述连接组件由弾性橡胶构成，且连接组件与感应组件一体成型。本发明所述连接组件上分別凹设有ー凹陷部，该凹陷部的直径小于连接组件的两端，且与电子装置中电路板上的穿孔匹配并相卡嵌，使压カ传感器稳固地定位至电路板上，并与电路板上的电子线路相电气连接。本发明所述感应部的形变方向为沿压力传感器的轴线方向。本发明与现有技术相比，弯折的感应部在受到外力挤压的情况下，能产生弹性变形，并改变其阻抗值，从而使电子装置能通过阻抗值的变化，准确判断压カ传感器承受外力的大�。�大大提升机器人在控制上的精密度及流畅度。


图I是现有的机器人脚掌示意图；图2是本发明压カ传感器第一较佳实施例的示意图；图3A是本发明压カ传感器第一较佳实施例的使用状态图之一；图3B是本发明压カ传感器第一较佳实施例的使用状态图之ニ ；图3C是本发明压カ传感器第一较佳实施例的使用状态图之三；图4是本发明压カ传感器第二较佳实施例的剖面示意图。附图中主要零件符号说明压カ传感器.........2连接组件.........21凹陷部.........210感应组件.........22连接部.........221感应部.........222第一感应部.........222a第二感应部.........222b
第三感应部.........222c绝缘壳体.........23容置空间.........231 电路板.........4穿孔.........40传输部位.........A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3、D1、D2、D3、E1、E2、E3第一间距.........Ml第二间距.........M2厚度.........M3轴线.........L
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步详细说明。如图2及图3A所示，本发明第一较佳实施例的压カ传感器2应用于ー电子装置(如机器人)上，包括ニ连接组件21及一感应组件22，该连接组件21位于压カ传感器2的ー侧，且彼此间间隔有第一间距M1，该连接组件21能与电子装置的电子线路相电气连接。其中，感应组件22的材质为导电橡胶，其两端分别连接至各连接组件21，以导通电子装置传来的电流，且感应组件22经弯折形成ニ连接部221及回形的感应部222 (本实施例中该回形由两个U形弯首尾相接组成)，各连接部221位于邻近感应组件22两端的位置，感应部222则位于连接部221之间对应于压カ传感器2的另ー侧位置(相对连接组件21的位置而言)，且彼此间分别间隔有第二间距M2，在本发明的第一较佳实施例中，感应部222包括一第一感应部222a、一第二感应部222b及一第三感应部222c，感应部222沿着压カ传感器2的轴线L排列，且与该轴线L相垂直，但彼此间相互平行。如图3A 3B所示，压カ传感器2实际感测方式如下在压カ传感器2未受外力挤压的情况下，由于感应部222并未接触，故电子装置的电流将依序流经图3A中的A1、B1、C1、D1及El等各传输部位，并在连接组件21之间形成ー电位差，该电子装置在侦测出流经压カ传感器2上的电流及其两端的电位差后，即能进ー步计算出感应组件22在未受カ时的第一阻抗值Rl ;如图3B所示，在感应组件2受较轻程度的外力挤压时，第一感应部222a与第二感应部222b相接触，由奥姆定律可知，阻抗越低的线路，电流分布越大，故在图3B中，电流的主要传输路径将改为依序流经A2、B2、C2、D2及E2等传输部位，由于此时的传输路径并未完全包括第一感应部222a及第ニ感应部222b，故其传输距离明显较感应组件22未受外力时短，因此电子装置计算出的第二阻抗值R2将小于第一阻抗值R1。同理，如图3C所示，在压カ传感器2承受较大的外力挤压时，第一感应部222a、第ニ感应部222b及第三感应部222c将会全部抵靠接触，使电流的传输路径改为依序流经A3、B3、C3、D3及E3，且此时电子装置计算的第三阻抗值R3将小于之前计算的阻抗值R1、R2。在此要特别指出，如图2所示，虽然在本实施例中，感应部222是通过彼此的相互接触与否来改变压力传感器2上的阻抗，但在本发明的其它较佳实施例中，感应部222的阻抗变化并无须限定于需相互接触，此乃因弾性橡胶为一弾性材质，故在压カ传感器2受外力挤压时，各该感应部222的厚度M3亦将随外力挤压而产生形变，而各感应部222的厚度M3的变化，即能使电流传输路径缩短，进而改变各感应部222的阻杭。也就是说，前述图3A 3C中，是为了特别凸显感应部222在受压时电流传输路径的明显变化，故将各感应部222绘制为相互接触，但在实际使用时，各感应部222并无需相互接触，仅需受力形变，即可使压カ传感器2的阻抗产生变化，进而供电子装置判断出该外力的大�。�在此特别说明。如图2所示，电子装置仅需依据阻抗值Rl R3的变化，即能正确地得知压カ传感器2目前承受的外力大�。�进而执行相对应的动作，例如生产者能将多个压カ传感器2装设于ー机器人的脚掌，以通过压カ传感器2得知机器人的脚掌是否完全踩实，或脚掌上各个部位的受カ是否平均，使机器人能更精确、稳定地行走。此外，该压カ传感器2的受カ方向并不以感应组件22的底侧(即图3A中的正下方)为限，无论该压カ传感器2的受カ部位为连接部221、连接部221及第一感应部222a的交接处，该感应组件22均能藉由弹性变形改变其阻杭，以提升压カ传感器2的感测范围、敏锐度及其实用性。 如图2 3C所示，在前述实施例中，感应部222间虽保持相同的第二间距M2，但感应部222之间距可按照生产者的需求进行调整，或者感应部222间亦能间隔极小甚至相互贴靠，由于感应组件22具有弾性，故感应部222能朝彼此方向迫紫，以改变感应部222的整体厚度，如此，电子装置的电流导通路径亦将随着感应部222的压缩而减短，进而改变感应组件22的阻抗值，达到相同的压カ感测效果。另外，如图4所示是本发明之第二较佳实施例，该压カ传感器2还包括一绝缘壳体23，该绝缘壳体23由绝缘的弹性材质构成，且其内部设有一容置空间231，该容置空间231的构型略大于感应组件22，以供容置感应组件22，且包覆住感应部222，感应组件22的两端能穿过绝缘壳体23的顶部，并与连接组件21 —起外露于绝缘壳体23外，使连接组件21、感应组件22及绝缘壳体23结合成一体。如此，绝缘壳体23不仅能隔绝外界的水气及尘埃，以提升压カ感应器2的使用寿命，且由于感应组件22被限位于绝缘壳体23中，故还能确保感应组件22在受外力挤压时，感应部222能沿着轴线L的方向位移(或沿着轴线L的方向产生形变)，使感应组件22之阻抗变化能更精确地与外力大小相对应。如图4所示，在本实施例中，连接组件21的材质亦为导电橡胶，且与感应组件22一体成型制成，各连接组件21上邻近其一端的位置还分别凹设有ー凹陷部210，该凹陷部210的直径小于连接组件21的两端，但与电子装置中电路板4上的穿孔40相匹配，以在连接组件21的一端经由形变穿过穿孔40后，该凹陷部210能与穿孔40相卡嵌，使压カ传感器2稳固地定位至电路板4上，并与电路板4上的电子线路相电气连接。在此要特别指出，如图2所示，压カ传感器2除应用于机器人感测之外，尚能应用在各种不同层面，例如生产者可将压カ传感器2装设于住家、汽车之入口或窗户边，且将压カ传感器2与一防盗设备相电气连接，如此，在防盗设备未被解除的情况下，若防盗设备侦测到压カ传感器2上产生阻抗变化，即能自动发出警报。以上所述，仅为本发明的若干较佳实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，凡相关技术领域的人士在參考本发明的技术内容后，所能轻易思及的等效变化，均应不脱离本发明的保护范畴。
权利要求
1.ー种压カ传感器，包括位于该压カ传感器ー侧的ニ个连接组件，其特征在于所述连接组件之间间隔有第一间距，且与ー电子装置相电气连接，所述连接组件分别与ー导电橡胶制成的感应组件的两端电气连接，以导通电子装置传来的电流，并在连接组件之间形成ー电位差，所述感应组件的中段部分是弯折为回形的感应部，该感应部位于压カ传感器的另ー侧，且相邻的感应部之间分别间隔有第二间距，在压カ传感器受到外力挤压的情况下，各感应部将因感应组件受カ所产生的弹性变形，而改变感应组件上的电流传输路径以及电阻值。
2.根据权利要求I所述的压カ传感器，其特征在于所述感应部被包覆于ー绝缘壳体中。
3.根据权利要求2所述的压カ传感器，其特征在于所述绝缘壳体由弹性材质构成,其内部设有一容置感应组件的容置空间，该感应组件的两端穿过绝缘壳体的顶部，并与连接组件露出至绝缘壳体外。
4.根据权利要求3所述的压カ传感器，其特征在于所述连接组件由弾性橡胶构成，且连接组件与感应组件一体成型。
5.根据权利要求4所述的压カ传感器，其特征在于所述连接组件上分別凹设有ー凹陷部，该凹陷部的直径小于连接组件的两端，且与电子装置中电路板上的穿孔匹配并相卡嵌，使压カ传感器稳固地定位至电路板上，并与电路板上的电子线路相电气连接。
6.根据权利要求I或5所述的压カ传感器，其特征在于所述感应部的形变方向为沿压カ传感器的轴线方向。
全文摘要
本发明公开了一种压力传感器，包括位于压力传感器一侧的二个连接组件，所述连接组件之间间隔有第一间距，且与一电子装置相电气连接，所述连接组件分别与一导电橡胶制成的感应组件的两端电气连接，以导通电子装置传来的电流，并在连接组件之间形成一电位差，所述感应组件的中段部分是弯折为回形的感应部，该感应部位于压力传感器的另一侧，且相邻的感应部之间分别间隔有第二间距，在压力传感器受到外力挤压的情况下，各感应部将因感应组件受力所产生的弹性变形，而改变感应组件上的电流传输路径以及电阻值。本发明弯折的感应部能产生弹性变形，并通过阻抗值的变化，准确判断压力传感器承受外力的大�。�大大提升机器人在控制上的精密度及流畅度。
文档编号G01L1/20GK102735378SQ201210206960
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者戴文钟 申请人:戴文钟