触觉感知装置以及使用所述的装置的可动装置
专利汇可以提供触觉感知装置以及使用所述的装置的可动装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 为一种触觉 感知 装置，其是具有一感知层、一压 力 调节单元、至少一压力感测单元以及一控制单元。所述的感知层是由复数个弹性体所构成。所述的压力调节单元以管路与所述的感知层相连接，以控制所述的弹性体内部压力。所述的至少一压力感测单元可侦测所述的弹性体内的压力变化。所述的控制单元是与所述的压力调节单元以及所述的至少一压力感测单元相连接，所述的控制单元可以接收所述的压力感测单元所产生的感测讯号。利用所述的触觉感知装置，可以 覆盖 在一可动装置的表面上，凭借感测弹性体内的气囊的压力变化以得知触碰外力的大小与 位置 ，此外更可凭借供气改变弹性体内的气囊内部压力变化以呈现出不同柔软度。，下面是触觉感知装置以及使用所述的装置的可动装置专利的具体信息内容。
1.一种触觉感知装置，其特征在于：其是包含有：
一感知层，其是由复数个弹性体所构成，每一个弹性体内部具有一容置空间；
一压力调节单元，其是以管路与所述的感知层相连接，以调节所述的容置空 间的内部压力；
至少一压力感测单元，其是侦测所述的容置空间内的压力大小；以及
一控制单元，其是与所述的压力调节单元以及所述的至少一压力感测单元相 连接，所述的控制单元接收所述的压力感测单元所产生的感测讯号，进而控制所 述的压力调节单元的作动改变感知层的柔软性。
2.如权利要求1项所述的触觉感知装置，其特征在于：所述的感知层的上方 还具有一保护层。
3.如权利要求1项所述的触觉感知装置，其特征在于：所述的压力感测单元 是设置在所述的容置空间内，以感测所述的容置空间内的压力变化。
4.如权利要求1项所述的触觉感知装置，其特征在于：所述的压力感测单元 是可感测所述的压力调节单元与所述的弹性体之间的管路内的压力变化以得知所 述的容置空间内压力的变化。
5.如权利要求1项所述的触觉感知装置，其特征在于：所述的压力调节单元 还包含有：
复数个压力调节器，其是分别与所述的复数个弹性体以及所述的控制单元相 连接；以及
一压力源，其是与所述的复数个压力调节器以及所述的控制单元相连接。
6.如权利要求1项所述的触觉感知装置，其特征在于：所述的压力调节单元 还包含有：
复数个多任务切换阀，其是分别与所述的复数个弹性体以及所述的控制单元 相连接；
至少一压力调节器，其是分别与所述的复数个多任务切换阀以及所述的控制 单元相连接；以及
一压力源，其是与所述的至少一压力调节器以及所述的控制单元相连接。
7.如权利要求1项所述的触觉感知装置，其特征在于：所述的复数个弹性体 是成矩阵式排列在所述的感知层内。
8.如权利要求1项所述的触觉感知装置，其特征在于：所述的控制单元还具 所述的压力感测单元所侦测的讯号，判断所述的感知层受力大小与受力位置。
9.一种可动装置，其特征在于：其是包含有：
一可动本体；
一感知层，其是被覆在所述的可动本体上，所述的感知层是由复数个弹性体 所构成，每一个弹性体内部具有一容置空间；
一压力调节单元，其是以管路与所述的感知层相连接，以调节所述的容置空 间之内部压力；
至少一压力感测单元，其是可以侦测所述的容置空间内的压力大小；以及
一控制单元，其是与所述的压力调节单元以及所述的至少一压力感测单元相 连接，所述的控制单元可以接收所述的压力感测单元所产生的感测讯号，进而控 制所述的压力调节单元的动作改变感知层的柔软性，并控制所述的可动本体产生 对应的动作。
10.如权利要求9所述的可动装置，其特征在于：所述的感知层的上方还具 有一保护层。
11.如权利要求9所述的可动装置，其特征在于：所述的压力感测单元是设 置在所述的容置空间内，以感测所述的容置空间内的压力变化。
12.如权利要求9所述的可动装置，其特征在于：所述的压力感测单元是可 感测所述的压力调节单元与所述的弹性体之间的管路内的压力变化以得知所述的 容置空间内压力的变化。
13.如权利要求9所述的可动装置，其特征在于：所述的压力调节单元还包 含有：
复数个压力调节器，其是分别与所述的复数个弹性体以及所述的控制单元相 连接；以及
一压力源，其是与所述的复数个压力调节器以及所述的控制单元相连接。
14.如权利要求9所述的可动装置，其特征在于：所述的压力调节单元更包 含有：
复数个多任务切换阀，其是分别与所述的复数个弹性体以及所述的控制单元 相连接；
至少一压力调节器，其是分别与所述的复数个多任务切换阀以及所述的控制 单元相连接；以及
一压力源，其是与所述的至少一压力调节器以及所述的控制单元相连接。
15.如权利要求9所述的可动装置，其特征在于：所述的复数个弹性体是成 矩阵式排列在所述的感知层内。
16.如权利要求9所述的可动装置，其特征在于：所述的控制单元可以更具 所述的压力感测单元所侦测的讯号，判断所述的感知层受力大小与受力位置。
17.如权利要求9所述的可动装置，其特征在于：所述的可动本体为具有动 作表达能力的多组件躯体组合的一机械主体。
18.如权利要求17所述的可动装置，其特征在于：所述的机械主体为一工业 机器人手臂、一移动式机器人、一交互式机器人、一导览机器人、一保全机器人、 一照护机器人、一教育机器人、一娱乐用机器人以及一可动机械载体其中之一。
19.如权利要求9所述的可动装置，其特征在于：所述的可动本体为一有动 作表达能力玩具、一有动作表达的可携式电子产品、一有动作表达的复杂曲面的 广告牌以及有动作表达的表演器具其中之一。
技术领域
本发明涉及的是一种感知装置，尤其是指将可弹性材料(elasticmaterial)所形成 的气囊做成数组式排列，凭借感测气囊内部的压力变化以了解触碰外力的大小以 及位置以及凭借供气改变气囊内部压力变化以呈现出不同柔软度的一种触觉感知 装置以及使用所述的装置的可动装置。
背景技术
除了外表生硬的问题外，前述的可动装置或者是载体的表面也无法改变其柔 软性。为了改变装置表面具有柔软度的特征，现有技术如美国公告专利 US.Pat.No.5,373747所揭露的一种具有触觉感知量测的手指，其是利用弹性胶材包 覆液状物，然后将其做成手指关节，凭借压力量测做为手指触觉感知。虽然所述 的技术可以改变装置僵硬的表面，并感测触觉的力量与位置，但是柔软度并无法 控制。
综合上述，因此亟需一种触觉感知装置以及使用所述的装置的可动装置来解 决现有技术所产生的问题。
发明内容
本发明的另一主要目的为提供一种可动装置，其是利用感知装置作为其表皮， 以作为产生互动反应的输入接口，达到使所述的可动装置具有更丰富互动机制的 目的。
本发明的次要目的为提供一种触觉感知装置，其是可以作为可动装置的肢体 表皮，使得可动装置在肢体运动时，可依据不同的速度或者是环境需求改变触觉 感知装置的柔软性达到保护肢体或者是减少肢体碰撞冲击的目的。
本发明的另一目的为提供一种触觉感知装置，其是可以作为可动装置的肢体 表皮，使得肢体抓取物体时可凭借柔软性的调整，调整抓取力量的大小，防止物 体在抓取过程中滑落，达到增加抓取安全性的目的。
本发明的右一目的为提供一种触觉感知装置，其是可以设置在一可动装置上， 作为障碍物撞击的感测组件，凭借感测撞击或者是接触位置以及力量的大小，回 馈给可动装置，搭配移动的速度等信息控制接触接口的柔软度，达到防止撞击而 造成外在环境物体或是可动装置的受损的目的。
为了达到上述的目的，本发明提供一种触觉感知装置，其是包含有：一感知 层，其是由复数个弹性体所构成，每一个弹性体内部具有一容置空间；一压力调 节单元，其是以管路与所述的感知层相连接，以调节所述的容置空间之内部压力； 至少一压力感测单元，其是可以侦测所述的容置空间内的压力大小；以及一控制 单元，其是与所述的压力调节单元以及所述的至少一压力感测单元相连接，所述 的控制单元可以接收所述的压力感测单元所产生的感测讯号。
为了达到上述的目的，本发明更提供一种可动装置，其是包含有：一可动本 体；一感知层，其是被覆在所述的可动本体上，所述的感知层是由复数个弹性体 所构成，每一个弹性体内部具有一容置空间；一压力调节单元，其是以管路与所 述的感知层相连接，以调节所述的容置空间之内部压力；至少一压力感测单元， 其是可以侦测所述的容置空间内的压力大小；以及一控制单元，其是与所述的压 力调节单元以及所述的至少一压力感测单元相连接，所述的控制单元可以接收所 述的压力感测单元所产生的感测讯号，进而控制所述的可动本体产生对应的动作。
附图说明
图1为本发明触觉感知装置的较佳实施例示意图；
图2A为本发明触觉感知装置的等效压力回路示意图；
图2B为本发明触觉感知装置的另一等效压力回路示意图；
图3A为本发明的压力感测单元另一设置位置示意图；
图3B为本发明的压力感测单元又一设置位置示意图；
图4为本发明的弹性体成矩阵式排列示意图；
图5A为本发明的可动装置较佳实施例示意图；
图5B为本发明的可动装置较功能方块示意图；
图5C为本发明的可动装置的抓取结构抓取物品示意图；
图6为本发明披覆有触觉感知装置的移动载体示意图；
图7为本发明触觉感知装置的另一应用示意图。
附图标记说明：1-触觉感知装置；10-感知层；100-弹性体；1001-容置空间； 1002-软性电路板；11-压力调节单元；110-管路；111-多任务切换阀；112-压力控 制单元；12-压力感测单元；13-控制单元；14-保护层；2a、2b-触觉感知装置压力 回路；20-气压缸；21-压力传感器；22-多任务切换阀；23-压力调节器；24-压 力源；25-管路；3-可动装置；30-可动本体；31-感知层；32-控制单元；33-压力 感测单元；34-压力调节单元；35-接口输入/输出单元；36-肢体；37-夹取机构； 40-移动载体；41-触觉感知装置；5-发泄玩具；50-球体；501-触觉感知装置； 90-物体。
具体实施方式
请参阅图1所示，所述的图为本发明触觉感知装置的较佳实施例示意图。所 述的触觉感知装置1，其是包含有一感知层10、一压力调节单元11、复数个压力 感测单元12以及一控制单元13。所述的感知层10，其是由复数个弹性体100所 构成，每一个弹性体100内部具有一容置空间1001。在本实施例中所述的弹性体 100为弹性材料所做成的气囊。所述的压力调节单元11，其是以管路110与所述 的感知层10相连接，以调节所述的容置空间1001之内部压力。所述的压力调节 单元11包括有一多任务切换阀111以及一压力控制单元112。在本实施例中，所 述的压力控制单元112可控制流体物质的进出量，再通过多任务切换阀111控制 流体进出所述的容置空间1001。所述的弹性体100可凭借所述的容置空间1001 内部压力的改变而膨胀或者是收缩。
所述的复数个压力感测单元12，其是分别侦测每一个弹性体100的容置空间 1001内的压力大小，而产生一电子讯号，通过软性电路板1002将讯号传递到控 制单元13。且所述的控制单元13是与所述的压力调节单元11相连接，所述的控 制单元13可以接收所述的压力感测单元12所产生的感测讯号，判断所述的感知 层10受力大小与受力位置。此外，所述的控制单元13可以根据所述的压力感测 单元12所侦测的讯号，进而控制所述的压力调节单元11作动。所述的感知层10 的上方更具有一保护层14，以防止所述的感知层受到外力而损伤。
请参阅图2A所示，所述的图为本发明触觉感知装置的等效压力回路示意图。 在本实施例中，触觉感知装置2a的弹性体20是以气压缸符号来等效表示。压力 传感器21则等效在图1中的压力感测单元12，压力传感器21的讯号与所述的控 制单元13相连接。而图1中的压力调节单元11，则为图2A中的多任务切换阀 22、压力调节器23以及压力源24所构成，在本实施例中所述的压力调节器23 为一气压调节器而所述的压力源24为可供应气压的气压源。在本实施例中，虽以 气压来做压力控制的说明，但实际上并不以气压为限，液体压力也可利用本发明 的方式实施。
所述的复数个多任务切换阀22，其是分别与所述的复数个弹性体20连通且 以电子控制讯号与所述的控制单元13作电性连接，所述的多任务切换阀22可以 进行切换以控制气体的流向。所述的压力调节器23，其是分别与所述的多任务切 换阀22连通，以及且以电子控制讯号与所述的控制单元13作电性连接，所述的 压力调节器23可以调节弹性体20内部的压力。所述的压力源24，其是与所述的 压力调节器23相连通。所述的控制单元13可以通过控制所述的压力调节器23 以及多任务切换阀22来调节弹性体20内部的压力。
除了图2A的具体实施方式外，也可以如图2B所示，所述的图为本发明触觉 感知装置的另一等效压力回路示意图。在本实施例中，所述的触觉感知装置2b 的压力调节单元是由复数个压力调节器23以及一压力源24所构成。所述的复数 个压力调节器23，其是分别与所述的复数个弹性体20连通，且以电子控制讯号 与所述的控制单元13作电性连接。所述的压力源24，其是与所述的复数个压力 调节器23连通。通过各别的压力调节器23直接与弹性体20连接以直接调节各个 弹性体20内的压力。
再回到图1A所示，所述的压力感测单元12是与设置在管路110的一侧，以 凭借感测管路110内的压力大小来侦测所述的弹性体100内容置空间的压力。除 了图1A的方式外，请参阅图3A所示，所述的压力感测单元12也可以设置在弹 性体100内部的容置空间1001内直接感测容置空间1001内的压力大小。另外， 除了前述的方式，请参阅图3B所示，可利用单一的压力传感器21设置在所述的 复数个多任务切换阀22与压力调节器23之间。通过多任务切换阀22的切换来感 测不同弹性体20内气体的压力。
请参阅图4所示，为本发明的弹性体成矩阵式排列示意图。所述的复数个弹 性体100是成矩阵式排列在所述的感知层10内。凭借矩阵式的排列，当有外力接 触所述的感知层10时，可以感测到受力区域的受力大小与位置。
请参阅图5A所示，所述的图为本发明的可动装置较佳实施例示意图。所述 的可动装置3是包括有一可动本体30、一感知层31、一压力调节单元34、至少 一压力感测单元33以及一控制单元32。所述的可动本体30为具有动作表达能力 的多组件躯体组合的一机械主体。所述的机械主体是可选择为一工业机器人手臂、 一移动式机器人、一交互式机器人、一导览机器人、一保全机器人、一照护机器 人、一教育机器人、一娱乐用机器人以及一可动机械载体其中之一者。除此的外， 所述的可动本体是可选择为一有动作表达能力玩具、一有动作表达的可携式电子 产品、一有动作表达的复杂曲面的广告牌以及有动作表达的表演器具其中之一。 在本实施例中，所述的可动本体30为一机器人。
所述的感知层31，其是被覆在所述的可动本体30的表壳上(全部或局部区域)， 所述的感知层31是由复数个弹性体所构成，每一个弹性体内部具有一容置空间。 在本实施例中，所述的感知层31可以作为可动本体的皮肤，使得可动本体表层呈 现多元风貌。所述的压力调节单元34以及所述的压力感测单元33，其功能与作 用如前所述，在此不最赘述。所述的控制单元32，其是与所述的压力调节单元34 以及所述的至少一压力感测单元33相连接，所述的控制单元32可以接收所述的 压力感测单元33所产生的触觉感测的力量大小与位置信息，进而控制所述的可动 本体30产生对应的肢体动作或其它互动的信息的显示。
请参阅图5B所示，所述的图为本发明的可动装置功能方块示意图。所述的 可动装置上所述的控制单元32更连接有一接口输入/输出单元35，例如：传感器、 影像辨识等输入组件或是显示器、灯号与语音的输出组件。以及可以控制所述的 可动本体30上的肢体36产生动作的功能。在本实施例中，所述的可动装置3可 凭借所述的压力感测单元33所感测的讯号判断触觉产生的位置以及大小进而控 制肢体36与操作者之间产生互动，或是由接口输入/输出单元35输出讯息反应给 操作者。由于所述的感知层31具有柔软性，因此可动装置3运动过程中，可以凭 借触觉的变化改变感知层的表面张力，或者是其表面柔软度，甚至模拟人类肌肉 张力与触觉，使得可动装置3更具多元性与互动性。
请参阅图5C所示，所述的图为本发明的可动装置的抓取结构抓取物品示意 图。所述的可动本体的肢体36具有一夹取机构37，其表面也披覆有感知层31。 当夹取机构37夹取物体时，可通过控制所述的感知层31的柔软度以提供夹取力 量来夹取对象。传统的夹取力量是多由机械组件来提供，而机械组件本身并无类 似人类肌肉收缩舒张的机制，因此很容易因为不慎而伤害物体表面。而利用图5 C的具体实施方式，可以提供两个施力的机制(一为夹取机构37，其二为感知层 31)，以增加控制夹取的方式与防止滑落。
请参阅图6所示，所述的图为本发明披覆有触觉感知装置的移动载体示意图。 当所述的可动装置为一移动载体40，如：车辆时，所述的载体40的周围可以设 置前述的触觉感知装置41，凭借触觉或碰撞的力量大小感知或者是位置判断，可 做为边界的探测与防撞的检测。此外，所述的触觉感知装置41可以针对移动载体 40不同速度变化或者是环境变化而提供不同软硬的接口，防止外在环境物或是移 动载体的冲击碰撞造成损坏。
请参阅图7所示，所述的图为本发明触觉感知装置的另一应用示意图。所述 的触觉感知装置501可以做成特定的造型，在本实施例中是以为弹性材料做成的 球体50，然后固定在一壳体上，作为宣泄玩具5，让使用者可以对其施力或敲打。 当所述的触觉感知装置501受到敲打或施力时，所述的宣泄玩具5内的控制器(图 中未示)可以针对敲打施力的程度产生反应，比方说发出声音或者是改变所述的触 觉感知装置501的柔软度等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限 制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其 进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
综合上述，本发明提供的触觉感知装置以及使用所述的装置的可动装置，具 有可以改变柔软度以及感测接触力的大小与位置的优点，可以应用在不同的场合， 因此可以满足业界的需求，进而提高所述的产业的竞争力以及带动周遭产业的发 展，诚已符合发明专利法所规定申请发明所需具备的要件，故依法呈提发明专利 的申请。
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