具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相 同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图20来描述根据本发明实施例的防爆软体触碰传感器1000。

如图1至图19所示，根据本发明实施例的防爆软体触碰传感器1000，包括软体膜结构1和底座2。其中，软体膜结构1采用柔性材料制成，可以为一体成型件；软体膜 结构1包括彼此相连的软体膜凸起101和软体膜接口102；底座2可以用于防爆软体触 碰传感器1000的安装在其他物体的表面上，底座2与软体膜接口102固定相连，底座2 与软体膜凸起101之间形成封闭气腔3；底座2上安装有传感器4，传感器4可以检测 封闭气腔3内的压力变化或者可以检测软体膜凸起101的内表面的形状改变。

工作时，当软体膜凸起101在无触碰时，软体膜凸起101维持原有形状，当软体膜凸起101受到外部触碰作用时，软体膜凸起101产生形变，使得传感器4检测到封闭气 腔3的压力变化或者软体膜凸起101的内表面的形状改变，从而实现对触碰的感知以及 对触碰具体状况的分析。

根据本发明实施例的防爆软体触碰传感器1000，具有如下的优点：第一、由于软体膜结构1采用柔性材料制成，使得软体膜凸起101在触碰力的作用下产生形变，进而使 得封闭气腔3内的气体压力发生变化以及使得封软体膜凸起101的内表面的形状改变， 进而通过传感器4检测到气体压力发生变化以及封软体膜凸起101的内表面的形状改 变，例如，传感器4可以为气压传感器，通过气压传感实现快速的触碰反馈，传感器4 还可以为视觉装置如摄像头，可以精确地分析触碰的位置和方式，可以高效的建立触碰 后的分离控制。第二、由于软体膜结构1采用柔性材料制成，可以经过合理设计，针对 不同的工作场景，可以选择与工作场景对应的软体膜凸起101，实现长距离、短距离以 及大范围的触碰传感。第三、由于软体膜结构1采用柔性材料制成且封闭气腔3内充满 正压气体，当软体膜凸起101受到触碰力的作用时，能够避免刚性传感器4带来的碰撞 危险，具有良好的缓冲作用，在人机融合方面具有良好的应用潜力。第四、由于封闭气 腔3内充满正压气体，外部粉尘气体不能进入封闭气腔3内，从而使得防爆软体触碰传 感器1000具有防爆功能，防爆性能更能突出，可以适用于涂装等防爆场合。第五、软 体膜结构1轻薄，结构简单，性价比高。

总之，本发明实施例的防爆软体触碰传感器1000能实现触碰反馈、缓冲及触碰状态 分析的一体化感知和保护，适用于面向涂装等防爆场合。

根据本发明的一些实施例，底座2包括底座本体201和盖板202，底座本体201和 盖板202夹紧软体膜接口102，底座本体201和盖板202通过紧固件(例如螺栓)紧固； 这样，便于软体膜结构1的组装和更换。

根据本发明的一些实施例，柔性材料为高分子材料或硅胶，其中，高分子材料可以为凝胶、橡胶、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等。柔性材料的选择可以根据实际需要进行 选择。

根据本发明的一些实施例，软体膜凸起101呈回转体状、平面棱柱状或除回转体状和平面棱柱状以外的凸起结构状。可以理解的是，软体膜凸起101的形状可以根据不同 的工作场景进行选择。

参考图5和图6、图7和图8、图13和图14等，根据本发明的一些实施例，软体 膜凸起101通过自身弹性及结构能够支撑重力及附加的加速度，来实现无外力下的原有 形状维持。可以理解的是，当软体膜凸起101厚度较大时，软体膜凸起101自身能够支 撑重力及附加的加速度(这里的附加的加速度可以理解为防爆软体触碰传感器1000处 于运动状态下的加速度)，底座2上无需设置气孔203，软体膜凸起101通过自身弹性 及结构实现无外力下的原有形状维持。

参考图1和图2、图3和图4、图9和图10，图11和图12等，根据本发明的一些 实施例，软体膜凸起101通过自身弹性及结构不能够支撑重力及附加的加速度(这里的 附加的加速度可以理解为防爆软体触碰传感器1000处于运动状态下的加速度)，从而 不能实现无外力下的原有形状维持时，底座2上设置有单向气阀(图中未出)，单向气 阀用于使外界空气智能流入封闭气腔3中，以通过封闭气腔3的压力实现软体膜凸起101 无外力下的原有形状维持。可以理解的是，当软体膜凸起101的厚度比较小且比较柔软 (即弹性模量较小)时，底座2上设有气孔203，气孔203内可以设置单向气阀，单向 气阀可以与外界恒压气源连接，保证恒压气源中的压缩空气能够智能通过单向气阀流入 封闭气腔3中，以通过封闭气腔3的压力来实现软体膜凸起101无外力下的原有形状维 持。

参考图1、图3、图5、图7、图17和图18、图19等，根据本发明的一些实施例， 传感器4为气压传感器；防爆软体触碰传感器1000工作时，当软体膜凸起101受到外 部触碰作用时，软体膜凸起101产生形变，气压传感器检测到封闭气腔3的压力因软体 膜凸起101的形变而发生改变，从而实现对外部触碰的感知。可以理解的是，当软体膜 凸起101受到外部触碰作用时，软体膜凸起101产生形变，使得封闭气腔3的体积发生 变化，进而封闭气腔3内压力产生变化，气压传感器通过读取该压力变化实现对触碰状 态的感知。

参考图10、图12、图14、图16等，根据本发明的一些实施例，传感器4为摄像头， 软体膜凸起101的内表面上制作有特定光学特征103；当软体膜凸起101受到外部触碰 作用时，软体膜凸起101产生形变，使得特定光学特征103产生形变，摄像头通过检测 并捕捉特定光学特征103的形变的大小及方向，从而实现对整个触碰状态的感知和分析。 具体地，软体膜凸起101的内表面上制作的特定光学特征103可以为直线状条纹或者环 状条纹，工作时，当软体膜凸起101受到触碰力作用产生形变，直线状条纹或者环状条 纹产生形变，摄像头通过检测并捕捉直线状条纹或者环状条纹的形变的大小及方向实现 对整个触碰状态的感知和分析。需要说明的是，特定光学特征103形式不限于直线状条 纹、环状条纹或其二者的叠加的条纹，也可以采用其他有利于视觉检测的形式。

参考图17至图19，根据本发明的一些实施例，当传感器4为气压传感器时，防爆 软体触碰传感器1000还包括副底座5，副底座5与软体膜凸起101的顶部相连，副底座 5和底座2分别用于安装在待安装表面不同位置或者不同安装表面，软体膜凸起101呈 条形且能够环绕刚体设置，实现较大角度范围内的触碰传感。

根据本发明的一些实施例，防爆软体触碰传感器1000有多个，多个防爆软体触碰传感 器1000用于排成环形、矩形(参考图20)或六边形的防爆软体触碰传感器阵列2000，由此，可以实现较大平面的触碰传感。

在防爆软体触碰传感器阵列2000中，可以将多个防爆软体触碰传感器1000的封闭气腔3依次串联连通，多个封闭气腔3共用一个外部气源和一个传感器4。

下面以几个具体的实施例来说明本发明的防爆软体触碰传感器1000。

实施例一

如图1和图2所示，该防爆软体触碰传感器1000包括软体膜结构1和底座2，软体 膜结构1采用柔性材料制成，软体膜结构1包括相连的软体膜凸起101和软体膜接口 102，其中，软体膜凸起101的形状为钝头圆锥形薄膜，软体膜接口102为一个等厚环 状圆盘；软体膜接口102与底座2固连，软体膜凸起101与底座2之间形成封闭气腔3， 底座2的整体外形类似于筒形，底座2由底座本体201、底座2盖板202、气压传感器 构成，底座本体201侧面设置有供外部气源供气的窄通气孔203以及与气压传感器联通 的气道，气压传感器的导线也可以布置在气源管道内。

工作时，气源通过单向气阀和窄通气孔203对封闭气腔3进行充气，钝头圆锥形薄膜膨胀，达到预定压力后，实现原有形状维持；当软体膜凸起101受到触碰力作用下产 生形变，封闭气腔3体积和内部压力将同时产生改变，通过气压传感器检测到该压力的 改变，进而实现对触碰状态的感知。

实施例二

图3和图4所示的防爆软体触碰传感器1000与实施例一的结构和工作原理基本相同，不同的是，软体膜凸起101的形状为半球壳形薄膜。

实施例三

如图5和图6所示，该防爆软体触碰传感器1000包括软体膜结构1和底座2，软体 膜结构1采用柔性材料制成，软体膜结构1包括相连的软体膜凸起101和软体膜接口 102，其中，软体膜凸起101的形状为钝头圆锥形厚膜，软体膜接口102为一个等厚环 状圆盘；软体膜接口102与底座2固连，软体膜凸起101与底座2之间形成封闭气腔3， 底座2的整体外形类似于筒形，底座2由底座本体201、底座2盖板202、气压传感器 构成，底座本体201侧面设置与气压传感器联通的气道。

工作时，钝头圆锥形厚膜通过自身结构和材料的弹性并且实现原有形状维持；当软 体膜凸起101受到触碰力作用下产生形变，封闭气腔3体积和内部压力将同时产生改变，通过气压传感器检测到该压力的改变，进而实现对触碰状态的感知。

实施例四

图7和图8所示，该防爆软体触碰传感器1000与实施例三的结构及工作原理基本相同，不同的是，其软体膜凸起101形状为半球壳状厚膜。

实施例五

如图9和图10所示，该防爆软体触碰传感器1000包括软体膜结构1和底座2，软 体膜结构1采用柔性材料制成，软体膜结构1包括相连的软体膜凸起101和软体膜接口 102，其中，软体膜凸起101的形状为钝头圆锥形厚膜，软体膜凸起101的内表面上涂 有直线状条纹，软体膜接口102为一等厚环状圆盘；软体膜接口102与底座2固连，软 体膜凸起101与底座2之间形成封闭气腔3，底座2的整体外形类似于筒形，底座2包 括底座本体201、底座2盖板202，底座2安装有气压传感器和摄像头。

工作时，软体膜凸起101通过自身结构和材料的弹性实现原有形状维持；当软体膜凸起101受到外力作用下产生形变，封闭气腔3体积和内部压力将同时产生改变，同时 产生变形，在气压传感器识别触碰发生的基础上，摄像头通过读取该形变检测到传感器 4软体膜所受触碰的位置及方向，进而实现对触碰的全面感知。

实施例六

如图11和图12所示，该防爆软体触碰传感器1000包括软体膜结构1和底座2，软 体膜结构1采用柔性材料制成，软体膜结构1包括相连的软体膜凸起101和软体膜接口 102，其中，软体膜凸起101的形状为半球壳状薄膜，软体膜凸起101的内表面上涂有 环状条纹，软体膜接口102为一等厚圆盘；软体膜接口102与底座2固连，软体膜凸起 101与底座2之间形成封闭气腔3，底座2的整体外形类似于筒形，底座2包括底座本 体201、底座2盖板202，底座本体201侧面设置有供外部气源供气的气孔203，底座2 安装有摄像头。

工作时，外部气源通过气孔203对封闭气腔3进行充气，充气时，半球壳状薄膜膨胀，达到预定压力后，实现原有形状维持；当半球壳状薄膜受到外力作用下产生形变， 进而使得环状条纹变形，摄像头通过拍照分析软体膜凸起101所受触碰的位置及方向， 进而实现对触碰的全面感知。

实施例七

如图13和图14所示，该防爆软体触碰传感器1000包括软体膜结构1和底座2，软 体膜结构1采用柔性材料制成，软体膜结构1包括相连的软体膜凸起101和软体膜接口 102，其中，软体膜凸起101的形状为钝头圆锥形厚膜，软体膜凸起101的内表面上涂 有直线状条纹，软体膜接口102为一等厚环状圆盘；软体膜与底座2固连，软体膜凸起 101与底座2之间形成封闭气腔3，底座2的整体外形类似于筒形，底座2由底座本体 201和底座2盖板202等构成，底座2底部安装有气压传感器和摄像头。

工作时，软体膜凸起101通过自身结构和材料的弹性并且实现形状的维持；当软体膜凸起101受到触碰作用产生形变，进而使得直线状条纹变形，摄像头通过读取该形变 检测到传感器4软体膜凸起101所受外力大小及方向，进而实现对整个传感器4受力的 感知。

实施例八

如图15和图16所示，该防爆软体触碰传感器1000包括软体膜结构1和底座2，软 体膜结构1采用柔性材料制成，软体膜结构1包括相连的软体膜凸起101和软体膜接口 102，其中，软体膜凸起101的形状为半球壳状厚膜，软体膜凸起101的内表面上涂有 环状条纹，软体膜接口102为一等厚圆盘；软体膜接口102与底座2固连，软体膜凸起 101与底座2之间形成封闭气腔3，底座2的整体外形类似于筒形，底座2由底座本体 201和底座2盖板202等构成，底座本体201侧面设置有供外部气源供气的气孔203， 底座2底部安装有气压传感器和摄像头。

工作时，软体膜凸起101通过自身结构和材料的弹性实现原有形状维持；当软体膜凸起101受到触碰作用下产生形变，进而使得环状条纹产生变形，摄像头通过读取该形 变检测到传感器4软体膜凸起101所受外力大小及方向，进而实现对整个传感器4受力 的感知。

实施例九

如图17和图18所示，该防爆软体触碰传感器1000包括软体膜结构1和底座2，软 体膜结构1采用柔性材料制成，软体膜结构1包括相连的软体膜凸起101和软体膜接口 102，其中，软体膜凸起101的形状为圆柱状薄膜，软体膜接口102的形状为一等厚环 状圆盘；软体膜结口与底座2固连，软体膜凸起101与底座2之间形成封闭气腔3，软 体膜凸起101的另一端通过粘接与副底座5固连，底座2的整体外形类似于筒形，底座 2由底座本体201和底座2盖板202等构成，底座本体201侧面设置有供外部气源供气 的气孔203，底座2安装有气压传感器。

如图19所示，安装时，底座2和副底座5分别安装在待安装表面不同位置或者不 同安装表面，软体膜凸起101连接在主底座2和副底座5之间，实现较大范围的触碰传 感。

工作时，外部气源通过窄通气孔203对封闭气腔3进行充气，充气时，软体膜凸起101膨胀，并且实现原有形状维持；当软体膜凸起101受到外力作用下产生形变，同时 封闭气腔3内部压力产生改变，通过气道联通的气压传感器检测到该压力的改变，进而 实现对整个传感器4受力的感知。

实施例十

图20所示的是一种防爆软体触碰传感器阵列2000，该软体触碰传感器4阵列为采用多个防爆软体触碰传感器1000组成的矩形阵列，可以覆盖在不同平面上。也就是说， 多个防爆软体触碰传感器1000布置成矩形阵列，可以实现较大平面的触碰传感。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、 “具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料 或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表 述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在 任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱 离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。