(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210534904.7 (22)申请日 2022.05.17 (71)申请人 浙江理工大 学 地址 310018 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街9 28号 (72)发明人 李海生　程晓颖　应志平　吴震宇　 (74)专利代理 机构 绍兴市知衡专利代理事务所 (普通合伙) 33277 专利代理师 施春宜 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 19/06(2006.01) B25J 19/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于压阻信号的机 械臂碰撞监测方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于压阻信号的机械臂碰 撞监测方法， 其包括如下工艺步骤： 1)， 利用静电 纺丝技术在机械臂的任一段曲面为基底的金属 材料上注入聚合物纤维层， 形成一传感器并检 测； 2)， 分析撞击发生时的撞击事件和撞击位置； 3)， 通过得到的数据在计算机上获取相关撞击的 具体信息。 本发 明的基于压阻信号的机械臂碰撞 监测方法采用了以静电纺丝方法将压阻聚合物 溶液制备成聚合物纤维层作为敏感材料， 将这种 敏感材料制备在机械臂的任意曲面金属构件表 面， 配合导电电极即可实现对碰撞事件的效应感 知， 为生产安全和 智能服务提供时效控制的安全 机制。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114734452 A 2022.07.12 CN 114734452 A 1.一种基于 压阻信号的机 械臂碰撞监测方法， 其特 征在于： 包括如下工艺 步骤： 1)， 利用静电纺丝技术在机械臂的任一段曲面为基底的金属材料上注入聚合物纤维 层， 形成一传感器并检测； 2)， 分析撞击发生时的撞击事 件和撞击位置； 3)， 通过得到的数据在计算机上获取相关撞击的具体信息 。 2.如权利要求1所述的基于压阻信号的机械臂碰撞监测方法， 其特征在于： 步骤1)中， 所述聚合物纤维层的制备方法如下： 静电纺丝前， 将机械臂任意曲面的金属基底接地， 导线 通正电压， 在金属基底及导线之 间将形成电场； 用注射器将压电聚合物溶液注 射至吸头内， 后将吸头固定至导线处； 由于压电聚合物溶液具有导电性， 在电场作用下压电聚合物溶液 被逐渐吸引至金属基底 表面， 溶液凝固后， 在金属基底 表面形成聚合物纤维层。 3.如权利要求2所述的基于压阻信号的机械臂碰撞监测方法， 其特征在于： 所述压电聚 合物溶液具体采用DMF做溶剂， PVP做溶质， 溶质 质量含量 为20％。 4.如权利要求2所述的基于压阻信号的机械臂碰撞监测方法， 其特征在于： 步骤1)中， 在金属基底表面形成聚合物纤维层后， 再利用丝网印刷技术在基底两端印上数个压阻电 极； 再在整块板表面涂覆一层防潮漆用来对内部传感器进行保护； 后续通过在机械臂上施 加撞击事 件用来检验传感器的压阻性能。 5.如权利要求1所述的基于压阻信号的机械臂碰撞监测方法， 其特征在于： 步骤1)中， 所述传感器包括基底、 聚合物纤维层、 压阻电极和防潮漆； 其中， 所述基底具体为机械臂的 任一段曲面为基底； 所述基底两端印上数个压阻电极； 所述防潮漆涂覆于整个金属基底表 面上， 并对聚合物纤维层和压阻电极进行保护。 6.如权利要求1所述的基于压阻信号的机械臂碰撞监测方法， 其特征在于： 步骤2)中， 获取具体撞击位置的具体方法如下： 获取撞击发生的事件到两个压阻传感器的阈值信号的时间， 通过获取时间差值即可确 认事件发生的具体位置； 具体方法如下： 通过撞击时获取撞击的不同时间以及电阻信号： ΔR＝R1‑R2 ΔV＝ΔR·I； 通过电压随距离的升高而逐渐降低的性质， 可以通过定义式获取ΔS： ΔS＝ΔV·t； 这样就可以获取两点的距离差， 再通过一个点的阈值信号获取撞击点距离连杆一端的 值， 再叠加相关的差值距离即可获取 具体的撞击位置 。 7.如权利要求1所述的基于压阻信号的机械臂碰撞监测方法， 其特征在于： 步骤3)中， 机械臂撞击事件发生信息的收集部 分包括机械臂， 异物， 计算机和压阻传感器； 将机械臂与 异物接触时的瞬间反馈到计算机上， 并在计算机上得到结果， 所捕获到的信号是撞击时所 产生的阈值信号， 即代 表着撞击事 件的即刻发生， 机 械臂动作即刻停止 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114734452 A 2一种基于压阻信号的机械臂碰撞监测方 法 【技术领域】 [0001]本发明涉及 一种碰撞监测方法， 具体涉及 一种基于压阻信号的机械臂碰撞监测方 法， 其应用于机械臂碰撞安全监测， 曲轴连杆的部 分曲面设备的碰撞感知监测， 属于安全监 测技术领域。 【背景技术】 [0002]在机械臂相关使用、 制造和智能服务等需要应对复杂环境的过程中， 有必要使零 件或者机 械臂具有对外界感知的能力。 其中， 对外界人为碰撞的检测功能尤为重要。 [0003]在生产或服务过程中， 碰撞事件的发生和碰撞位置的确定十分重要。 然而， 在机械 臂的曲柄段两端并非都是常见的平面而是略带弧度的曲面， 对我们压阻传感器的安装带来 了不便， 这些都对机 械臂碰撞感知的实现带来了挑战。 [0004]因此， 为解决上述问题， 确有必要提供一种创新的基于压阻信号的机械臂碰撞监 测方法， 以克服现有技 术中的所述 缺陷。 【发明内容】 [0005]本发明的目的在于提供一种占用空间小， 成本低， 可靠性强的基于压阻信号的机 械臂碰撞监测方法， 其仅利用静电纺丝技术形成的聚合物纤维层即可完成压阻传感， 即利 用碰撞时发生的碰撞得到阈值压阻信号， 通过公式计算确定碰撞位置， 且该纤维层可布置 于任意形状的曲面上， 打破了以往传感器大多只能置 于平面的限制条件。 [0006]为实现上述目的， 本发明采取的技术方案为： 一种基于压阻信号的机械臂碰撞监 测方法， 其包括如下工艺 步骤： [0007]1)， 利用静电纺丝技术在机械臂的任一段曲面为基底的金属材料上注入聚合物纤 维层， 形成一传感器并检测； [0008]2)， 分析撞击发生时的撞击事 件和撞击位置； [0009]3)， 通过得到的数据在计算机上获取相关撞击的具体信息 。 [0010]本发明的基于压阻信号的机械臂碰撞监测方法进一步为： 步骤1)中， 所述聚合物 纤维层的制备方法如下： 静电纺丝前， 将机械臂任意 曲面的金属基底接地， 导线通正电压， 在金属基底及导线之间将形成电场； 用注射器将压电聚合物溶液注射至吸头内， 后将吸头 固定至导线处； 由于压电聚合物溶液具有导电性， 在电场作用下压电聚合物溶液被逐渐 吸 引至金属基底 表面， 溶液凝固后， 在金属基底 表面形成聚合物纤维层。 [0011]本发明的基于压阻信号的机械臂碰撞监测方法进一步为： 所述压电聚合物溶液具 体采用DMF做溶剂， PVP做溶质， 溶质 质量含量 为20％。 [0012]本发明的基于压阻信号的机械臂碰撞监测方法进一步为： 步骤1)中， 在金属基底 表面形成聚合物纤维层后， 再利用丝网印刷技术在基底两端印上数个压阻电极； 再在整块 板表面涂覆 一层防潮漆用来对内部传感器进 行保护； 后续通过在机械臂上施加撞击事件用 来检验传感器的压阻性能。说　明　书 1/3 页 3 CN 114734452 A 3