CN106918414A - 利用薄膜光学感测网络进行触觉感测的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了利用薄膜光学感测网络进行触觉感测的系统和方法。具体地，该感测网络包括设置在柔性材料中的光学通道的阵列。光学通道中的每一个具有处于第一端部处的输入部和处于第二端部处的输出部。将光源联接至每一个相应关联的光学通道的输入部。每一个光源将具有第一预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中。将光检测器联接至每一个相应关联的光学通道的输出部。每一个光检测器接收来自所述关联的光学通道的光信号，并按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号。处理器接收来自每一个光检测器的输出信号，并且基于所接收的信号，来确定施加至所述感测网络的压力的量。

Description

利用薄膜光学感测网络进行触觉感测的系统和方法
技术领域
本公开总体上涉及用于利用薄膜光学感测网络来进行触觉感测的系统和方法。
背景技术
存在有益于实现人工触摸感测的多个领域。触觉传感器是一种换能器，其可以用于通过测量施加在换能器的表面与和该换能器表面接触的物体之间的力，来提供这种人工触摸感测。触觉传感器通常在如下应用中使用，即，其涉及处理或操纵一物体(例如，机器人抓手)，来确保施加至这种物体的力的量完全保持在可能对该物体致使损坏的水平之下，但具有足够抓住并控制该物体的足够力量。当在操作期间经受重复性应力时，由压力传感器阵列、应变仪插座(rosette)或其它机电感测系统形成的触觉传感器经受永久性变形、提供移位灵敏度、低于最佳的可靠性以及短寿命。
因此，需要一种克服了上述问题的、用于触觉感测的改进系统和方法。
发明内容
在一个方面，一种薄膜柔性触觉传感器，该薄膜柔性触觉传感器包括感测网络，该感测网络由设置在柔性材料中的光学通道的阵列形成。所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部。所述薄膜柔性触觉传感器还包括多个光源，针对所述光学通道中的每一个对应一个光源。所述多个光源中的每一个联接至相应关联的光学通道的输入部。所述多个光源中的每一个将具有第一预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中。所述薄膜柔性触觉传感器还包括多个光检测器，针对所述光学通道中的每一个对应一个光检测器。所述多个光检测器中的每一个联接至相应关联的光学通道的输出部。所述多个光检测器中的每一个接收来自所述关联的光学通道的光信号，并按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号。所述薄膜柔性触觉传感器还包括处理器，该处理器被联接成接收来自所述多个光检测器中的每一个的输出信号。所述处理器被配置成基于来自所述多个光检测器的所接收的信号，确定施加至所述感测网络的压力的量。
在另一方面，一种薄膜柔性触觉传感器，该薄膜柔性触觉传感器包括感测网络，该感测网络由设置在柔性材料中的一个或更多个光学通道的阵列形成。所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部。所述薄膜柔性触觉传感器还包括一个或更多个光源，针对所述光学通道中的每一个对应一个光源。所述一个或更多个光源中的每一个联接至相应关联的光学通道的输入部。所述一个或更多个光源中的每一个将具有第一预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中。所述薄膜柔性触觉传感器还包括一个或更多个光检测器，针对所述光学通道中的每一个对应一个光检测器。所述一个或更多个光检测器中的每一个联接至相应关联的光学通道的输出部。所述一个或更多个光检测器中的每一个接收来自所述关联的光学通道的光信号，并按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号。所述薄膜柔性触觉传感器还包括处理器，该处理器被联接成接收来自所述一个或更多个光检测器中的每一个的输出信号。该处理器被配置成，基于来自所述一个或更多个检测器的所接收的信号，确定施加至所述感测网络的压力的量。
在又一方面，一种利用感测网络来感测压力的方法，该感测网络由设置在柔性材料中的光学通道的阵列形成。所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部。将光信号引导到所述光学通道中的每一个中。所述光信号中的每一个具有第一预定频率和特性。在所述光学通道中的每一个的输出部处接收光信号，并且在所述关联的光学通道的输出部处，按第二预定频率生成与每一个所接收的光信号的量值相对应的输出信号。处理所述输出信号，以确定施加至所述感测网络的压力的量。
已经讨论的特征、功能以及优点可以在不同实施方式中独立实现，或者可以在其它实施方式中进行组合，其进一步细节可以参照下列描述和附图而了解。
附图说明
通过实施例给出并且不旨在将本公开单独限制成其下列详细描述，该详细描述将结合附图而最佳地理解，其中：
图1是例示根据本公开的方面的薄膜光学感测网络的实施方式的框图；
图2是例示根据本公开的方面的薄膜光学感测网络的第二实施方式的框图；
图3是例示根据本公开的方面的薄膜光学感测网络的第三实施方式的框图；
图4是例示根据本公开的方面的薄膜光学感测网络的第四实施方式的框图；
图5是例示供与本公开的薄膜光学感测网络一起使用的光学光源和输入光学装置的框图；以及
图6是例示供与本公开的薄膜光学感测网络一起使用的输出光学装置和检测器的框图。
具体实施方式
在本公开中，遍及所有附图，相同标号指相同部件，附图例示了本公开的各种示例性实施方式。
下面，参照图1，示出了薄膜光学感测网络100的第一实施方式，其由多个笔直光学通道103、113、123、133构成，这些光学通道按阵列形成或位于诸如合适塑料这样的薄柔性可变形材料中。每一个通道103、113、123、133可以是形成在该塑料材料中的波导管或等同物，或者位于该塑料材料内的分离光纤。每一个光学通道103、113、123、133在该关联的光学通道103、113、123、133的第一端部处，经由输入光学装置102、112、122、132，联接至关联的相应光源S1 101、S2 111、S3 121、S4 131。另外，每一个光学通道103、113、123、133在该关联的光学通道103、113、123、133的第二端部处，经由关联的相应输出光学装置104、114、124、134，联接至关联的相应检测器D1 105、D2 115、D3 125、D4 135。每一个光学通道103、113、123、133充当光学应变仪，并且在该薄膜光学感测网络100经受压应力时，通过检测器D1105、D2 115、D3 125、D4 135中的一个或更多个接收的信号将反映这种压应力。尽管图1所示的实施方式示出了四个并行的光学通道103、113、123、133，但对于在此示出的所有实施方式来说，所包括的光学通道的数量和每一个光学通道的布局可以根据该感测网络的希望尺寸和分辨率来改变。
在操作中，每一个光源S1 101、S2 111、S3 121、S4 131提供预定光学信号，该预定光学信号穿过关联的相应光学通道103、113、123、133，并且最终直至关联的相应检测器D1105、D2 115、D3 125、D4 135。检测器D1 105、D2 115、D3 125、D4 135中的每一个的相应输出接着被提供给处理器108(图1中未示出)，以恰当地处理和分析(下面参照图6更详细讨论)，从而确定施加至薄膜光学感测网络100的任何压力的量和位置。与基于应变仪技术的常规触摸传感器相比，图1所示薄膜光学感测网络100更加灵敏且更加紧凑。
下面，参照图2，示出了薄膜光学感测网络200的第二实施方式，其由多个弯曲的光学通道203、213、223、233构成，该光学通道如同图1的实施方式，按阵列形成或位于诸如合适塑料这样的薄柔性可变形材料中，并且可以是形成在该塑料材料中的分离波导管或者等同物，或者位于该塑料材料内的分离光纤。每一个光学通道203、213、223、233在该关联的光学通道203、213、223、233的第一端部处，经由输入光学装置202、212、222、232，联接至关联的相应光源S1 201、S2 211、S3 221、S4 231。另外，每一个光学通道203、213、223、233在该关联的光学通道203、213、223、233的第二端部处，经由关联的相应输出光学装置204、214、224、234，联接至关联的相应检测器D1 205、D2 215、D3 225、D4 235。每一个光学通道203、213、223、233充当光学应变仪，并且在该薄膜光学感测网络200经受压应力时，通过检测器D1 205、D2 215、D3 225、D4 235中的一个或更多个接收的信号将反映这种压应力。
在操作中，每一个光源S1 201、S2 211、S3 221、S4 231提供预定光学信号，该预定光学信号穿过关联的相应光学通道203、213、223、233，并且最终直至关联的相应检测器D1205、D2 215、D3 225、D4 235。如同图1的实施方式，检测器D1 205、D2 215、D3 225、D4 235中的每一个的相应输出接着被提供给处理器，用于恰当的处理和分析，从而确定施加至薄膜光学感测网络200的任何压力的量和位置。
下面，参照图3，示出了薄膜光学感测网络300的第三实施方式，其由多个光学通道303、313、323、333、343、353、363、373构成，该光学通道按阵列形成或位于诸如合适塑料这样的薄柔性可变形材料中，并且可以是形成在该塑料材料中的分离波导管或者等同物，或者位于该塑料材料内的分离光纤。如图3所示，光学通道303、313、323、333在第一方向上定位，而光学通道343、353、363、373在与第一方向垂直的第二方向上定位。光学通道303、313、323、333、343、353、363、373由此形成二维笛卡尔网格。每一个光学通道303、313、323、333、343、353、363、373可以如上图1所示笔直，或者如上图2所示弯曲。每一个光学通道303、313、323、333、343、353、363、373在关联的光学通道303、313、323、333、343、353、363、373的第一端部处，经由输入光学装置(图3中未示出)，联接至关联的相应光源S1 301、S2 311、S3 321、S4 331、S5 341、S6 351、S7 361、S8 371。另外，每一个光学通道303、313、323、333、343、353、363、373在关联的光学通道303、313、323、333、343、353、363、373的第二端部处，经由关联的相应输出光学装置(图3中未示出)，联接至关联的相应检测器D1 305、D2 315、D3 325、D4335、D5 345、D6 355、D7 365、D8 375。每一个光学通道303、313、323、333、343、353、363、373充当光学应变仪，并且在该薄膜光学感测网络300经受压应力时，通过检测器D1 305、D2315、D3 325、D4 335、D5 345、D6 355、D7 365、D8 375中的一个或更多个接收的信号将反映这种压应力。包括点缀点(例如，点380、381、382)，以示出光学通道在这种点处互连(在图3中，为清楚起见，未包括针对每一个点的标号)，从而允许将光从一个光学通道引导到另一相邻光学通道中，允许针对在该塑料材料中诱发的应力或应变的更好灵敏度。
在操作中，每一个光源S1 301、S2 311、S3 321、S4 331、S5 341、S6 351、S7 361、S8371提供预定光学信号，该预定光学信号穿过关联的相应光学通道303、313、323、333、343、353、363、373，并且最终直至关联的相应检测器D1 305、D2 315、D3 325、D4 335、D5 345、D6355、D7 365、D8 375。检测器D1 305、D2 315、D3 325、D4 335、D5 345、D6 355、D7 365、D8 375中的每一个的相应输出接着被提供给处理器，用于恰当处理和分析(下面参照图6更详细讨论)，从而确定施加至薄膜光学感测网络300的任何压力的量和位置。
下面，参照图4，示出了薄膜光学感测网络400的第四实施方式，其由多个光学通道403、413、423、433、443、453、463、473构成，这些光学通道按阵列形成或位于诸如合适塑料这样的薄柔性可变形材料中，并且可以是形成在该塑料材料中的分离波导管或者等同物，或者位于该塑料材料内的分离光纤。该实施方式类似于图3的实施方式，除了光学通道403、413、423、433、443、453、463、473在交叉点处未互连，以致没有光从光学通道403、413、423、433、443、453、463、473中的一个通道转向至光学通道403、413、423、433、443、453、463、473中的另一个通道以外。如同图3的实施方式，光学通道403、413、423、433、443、453、463、473形成二维笛卡尔网格。每一个光学通道403、413、423、433、443、453、463、473可以如上图1所示笔直，或者如上图2所示弯曲。每一个光学通道403、413、423、433、443、453、463、473在关联的光学通道403、413、423、433、443、453、463、473的第一端部处，经由输入光学装置(图3中未示出)，联接至关联的相应光源S1 401、S2 411、S4 421、S4 431、S5 441、S6 451、S7 461、S8 471。另外，每一个光学通道3403、413、423、433、443、453、463、473在关联的光学通道403、413、423、433、443、453、463、473的第二端部处，经由关联的相应输出光学装置(图3中未示出)，联接至关联的相应检测器D1 405、D2 415、D3 425、D4 435、D5 445、D6 455、D7 465、D8 475。每一个光学通道403、413、423、433、443、453、463、473充当光学应变仪，并且在该薄膜光学感测网络400经受压应力时，通过检测器D1 405、D2 415、D3 425、D4 435、D5445、D6455、D7 465、D8 475中的一个或更多个接收的信号将反映这种压应力。
在操作中，每一个光源S1 401、S2 411、S3 421、S4 431、S5 441、S6 451、S7 461、S8471提供预定光学信号，该预定光学信号穿过关联的相应光学通道403、413、423、433、443、453、463、473，并且最终直至关联的相应检测器D1 405、D2 415、D3 425、D4 435、D5 445、D6455、D7 465、D8 475。检测器D1 405、D2 415、D3 425、D4 435、D5 445、D6 455、D7 465、D8 475中的每一个的相应输出接着被提供给处理器，用于恰当处理和分析(下面参照图6更详细讨论)，从而确定施加至薄膜光学感测网络400的任何压力的量和位置。
下面，参照图5，更详细示出了图1至图4所示的实施方式中的、联接至每一个光学通道的光源和输入光学装置。具体来说，激光光源503包括联接至电源的电气输入部501和控制输入部502。该控制输入部502可以联接至诸如图6所示处理器608这样的处理器，或者联接至分离的控制处理器(未示出)。激光光源503可以是二极管激光器或固态激光器。激光光源503的输出被引导通过输入光学装置508，并接着引导到光学通道509上。输入光学装置优选地包括偏振器504、偏振旋转器505、波长选择器506以及光学通道入射光学装置507。该偏振器504可以是固态装置，或基于薄膜。该偏振旋转器505是可选的，并且使来自激光光源503/偏振器504的线性偏振光束的偏振轴旋转选择的角。波长选择器506充当陷波滤波器，以仅使来自激光光源503的希望波长的光通过。光学通道入射光学装置507是透镜，其将来自激光光源503的光束聚焦到光学通道509上。在某些情况下，如下所述，可以使用两个分离光源来激发每一个光学通道。在这种情况下，可以使用光学耦合器，将每一个光源的输出(在这种输出经过输出光学装置之后)组合到光纤上。
下面，参照图6，更详细示出了图1至图4所示的实施方式中的、联接至每一个光学通道的输出光学装置和光检测器，连同该处理器一起用于基于施加至图1至4图所示的薄膜光学感测网络的相应实施方式的压力来生成输出信号。具体来说，示出了联接至输出光学装置607的光学通道601，该输出光学装置607由捕获光学装置602、波长选择器603以及偏振选择器604构成，该输出光学装置进而联接至光检测器605，该光检测器605具有经由链路606联接至处理器608的输出。该捕获光学装置602是透镜，其收集来自光学通道601的光，并朝着检测器605引导这种光通过输出光学装置607的其余部分。波长选择器603被选择成仅使从光学通道601接收的光中的关注波长通过。该偏振选择器604确保将恰当水平的偏振提供给检测器605。检测器605是常规光检测器，其在链路606上生成与所接收光的量成比例的电输出信号。处理器608接收来自薄膜光学感测网络中的每一个检测器604的电信号(尽管图6仅示出了一个检测器604，但在此公开的薄膜光学感测网络的所有实施方式包括多个检测器，其皆联接至用于处理的处理器)，并且生成与施加至该网络的压力的量成比例的输出信号。另外，处理器608还可以生成一分离信号，其按二维平面指示这种压力施加在薄膜光学感测网络内的什么地方。
当将压力施加至薄膜光学感测网络的任何公开实施方式时，所诱发压力致使嵌入式光学通道的微观非线性方面的局部变化。具体来说，通过诱发光学通道中的应力，形成这种光学通道的材料脱离其平衡状态，增加局部非线性。在此公开的压力感测系统采取该变化的优点，其导致针对形成光学通道的材料的非线性光学特性的变化。具体来说，通过将具有特定特性的光信号施加至每一个光学通道，并且监测响应性(但非线性)特性，所公开系统提供了比以前线性系统更加高的信噪(signal-to-noise)响应。
当将单一光信号施加至每一个光学通道时，这种光信号具有预定波长和偏振。当将两个光信号施加至每一个光学通道时，每一个光信号将具有预定波长和偏振。为采取形成该光学通道的材料的非线性光学特性的优点，在两种情况下(单个光信号和两个光信号)，在每一个光学通道的输出端处监测的响应性信号将具有不同的预定波长和偏振，其具有随着将压力施加至该光学通道而改变的量值(magnitude)。同样地，所生成的输出信号可以基于所接收信号在特定波长下的量值变化和/或基于这种信号在该波长下的偏振变化。当将单个光信号施加至每一个光学通道时，在每一个光学通道的输出部处监测的预定波长和/或偏振可以基于多个不同情况来选择，例如包括，第二谐波生成(输出将具有输入波长的两倍波长)和拉曼散射(基于拉曼斯托克斯(Raman Stokes)或反拉曼斯托克斯峰值选择的输出)。当将两个光信号施加至每一个光学通道时，在每一个光学通道的输出部处监测的预定波长和/或偏振可以例如基于以下各项来选择：和频生成(按两个输入波长之和的输出波长)、差频输出(按两个输入波长之差的输出波长)、以及受激拉曼散射(simulated RamanScattering)(按小于另一输入波长的该输入波长的两倍波长的输出波长)。
通过利用形成诸如塑料这样的可变形材料中的光学通道或者位于这种可变形材料内的光纤，在此公开的薄膜感测网络避免了因常规机电压力传感器中的永久性变形而出现的各种问题。
在操作中，在将压力施加至该光学通道阵列中的一区域中的光学通道，或者施加至该光学通道阵列中的一区域时，每一个光学通道致使经由那里向第二端部传送的光的量值的变化。该处理器至少基于来自联接至将压力施加至的一个或更多个光学通道的一个或更多个光检测器的输出信号中的变化(例如，按第二预定频率的光的量值的变化)，来确定施加至该光学通道阵列中的该区域的压力的量。
而且，本公开包括根据下列条款的实施方式：
条款1、一种薄膜柔性触觉传感器，该薄膜柔性触觉传感器包括：
感测网络，该感测网络由设置在柔性材料中的光学通道的阵列形成，所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部；
多个光源，针对所述光学通道中的每一个对应一个光源，所述多个光源中的每一个联接至相应关联的光学通道的输入部，所述多个光源中的每一个将具有第一预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中；
多个光检测器，针对所述光学通道中的每一个对应一个光检测器，所述多个光检测器中的每一个联接至相应关联的光学通道的输出部，所述多个光检测器中的每一个接收来自所述关联的光学通道的光信号，并按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号；以及
处理器，该处理器被联接成接收来自所述多个光检测器中的每一个的所述输出信号，并且被配置成，基于来自所述多个光检测器的所接收的信号，来确定施加至所述感测网络的压力的量。
条款2、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述处理器还被配置成，基于来自所述多个光检测器的所接收的信号，来确定所述触摸传感器内的、具有施加至所述感测网络的压力的所述量的位置。
条款3、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，所述薄膜柔性触觉传感器还包括：输入光学装置，该输入光学装置联接在所述多个光源中的每一个与所述关联的光学通道的输入部之间。
条款4、根据条款3所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述输入光学装置包括偏振器、偏振旋转器以及波长选择器中的至少一个。
条款5、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，所述薄膜柔性触觉传感器还包括：输出光学装置，该输出光学装置联接在所述多个光检测器中的每一个与所述关联的光学通道的输出部之间。
条款6、根据条款5所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述输出光学装置包括波长选择器和偏振选择器中的至少一个。
条款7、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，在将压力施加至所述阵列中的一区域中的光学通道时，光学通道中的每一个致使经由该光学通道向所述第二端部传送的光的量值的变化，并且其中，所述处理器被配置成，至少基于来自联接至将压力施加至的所述一个或更多个光学通道的所述一个或更多个光检测器的输出信号的变化，来确定施加至所述光学通道的阵列中的所述区域的压力的量。
8、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，在将压力施加至所述光学通道的阵列中的一区域时，光学通道中的每一个致使经由该光学通道向所述第二端部传送的光的量值的变化，并且其中，所述处理器被配置成，至少基于来自联接至将压力施加至的所述一个或更多个光学通道的所述一个或更多个光检测器的输出信号的变化，来确定施加至所述光学通道的阵列中的所述区域的压力的量。
条款9、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，在将压力施加至所述阵列中的一区域中的光学通道时，光学通道中的每一个致使经由该光学通道向所述第二端部传送的光的量值的变化，并且其中，所述处理器被配置成，至少基于来自所述一个或更多个光检测器的输出信号的变化(该变化反映按所述第二预定频率向将压力施加至的所述一个或更多个光学通道的所述第二端部发送的光的量值的变化)，来确定施加至所述光学通道的阵列中的所述区域的压力的量。
条款10、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述第二预定频率是所述第一预定频率的两倍。
条款11、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述第二预定频率与所述第一预定频率的拉曼斯托克斯输出或拉曼反斯托克斯输出对应。
条款12、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，所述薄膜柔性触觉传感器还包括：
多个第二光源，针对所述光学通道中的每一个对应一个第二光源，所述多个第二光源中的每一个联接至相应关联的光学通道的输入部，所述多个第二光源中的每一个将具有第三预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中；并且
其中，基于所述第一预定频率和所述第三预定频率的函数来确定所述第二预定频率。
条款13、根据条款12所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述函数对应于和频函数。
条款14、根据条款12所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述函数对应于差频函数。
条款15、根据条款12所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述函数对应于受激拉曼散射函数。
条款16、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述光学通道形成二维笛卡尔网格，并且其中，所述光学通道连接在所述二维笛卡尔网格内的每一个交叉点处。
条款17、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述光学通道中的每一个形成在所述柔性材料内。
条款18、根据条款1所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述光学通道中的每一个是位于所述柔性材料内的分离光纤。
条款19、一种薄膜柔性触觉传感器，该薄膜柔性触觉传感器包括：
感测网络，该感测网络由设置在柔性材料中的一个或更多个光学通道的阵列形成，所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部；
一个或更多个光源，针对所述光学通道中的每一个对应一个光源，所述一个或更多个光源中的每一个联接至相应关联的光学通道的输入部，所述一个或更多个光源中的每一个将具有第一预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中；
一个或更多个光检测器，针对所述光学通道中的每一个对应一个光检测器，所述一个或更多个光检测器中的每一个联接至相应关联的光学通道的输出部，所述一个或更多个光检测器中的每一个接收来自所述关联的光学通道的光信号，并按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号；以及
处理器，该处理器被联接成接收来自所述一个或更多个光检测器中的每一个的输出信号，并且被配置成，基于来自所述一个或更多个检测器的所接收的信号，来确定施加至所述感测网络的压力的量。
条款20、根据条款19所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，所述处理器还被配置成，基于来自所述一个或更多个光检测器的所接收的信号，来确定所述触摸传感器内的、具有施加至所述感测网络的压力的所述量的位置。
条款21、根据条款19所述的薄膜柔性触觉传感器，其中，在将压力施加至所述阵列中的一区域中的光学通道时，光学通道中的每一个致使经由该光学通道向所述第二端部传送的光的量值的变化，并且其中，所述处理器被配置成，至少基于来自所述一个或更多个光检测器的输出信号的变化(该变化反映按所述第二预定频率向将压力施加至的所述一个或更多个光学通道的所述第二端部发送的光的量值的变化)，来确定施加至所述光学通道的阵列中的所述区域的压力的量。
条款22、一种利用感测网络来感测压力的方法，该感测网络由设置在柔性材料中的光学通道的阵列形成，所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部，所述方法包括以下步骤：
将光信号引导到所述光学通道中的每一个中，所述光信号中的每一个具有第一预定频率和特性；
在所述光学通道中的每一个的所述输出部处，接收光信号并且在关联的光学通道的输出部处，按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号；以及
处理所述输出信号，以确定施加至所述感测网络的压力的量。
条款23、根据条款22所述的方法，所述方法还包括以下步骤：处理所述输出信号，以确定所述感测网络内的、将所述量的压力施加至所述感测网络的位置。
尽管本公开已经参照其优选实施方式和各个方面进行了具体示出和描述，但本领域普通技术人员应当清楚，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。所附权利要求书旨在被解释为包括在此描述的实施方式、上面提到的另选例及其所有等同物。

Claims (14)

1.一种薄膜柔性触觉传感器，该薄膜柔性触觉传感器包括：
感测网络(100)，该感测网络(100)由设置在柔性材料中的光学通道(103、203、303、113、213、313、123、223、323、133、233、333)的阵列形成，所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部；
多个光源(101、201、301、111、211、311、121、221、321、131、231、331)，针对所述光学通道(103、203、303、113、213、313、123、223、323、133、233、333)中的每一个对应一个光源，所述多个光源中的每一个联接至相应关联的光学通道的输入部，所述多个光源中的每一个将具有第一预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中；
多个光检测器(105、205、305、115、215、315、125、225、325、135、235、335)，针对所述光学通道(103、203、303、113、213、313、123、223、323、133、233、333)中的每一个对应一个光检测器，所述多个光检测器中的每一个联接至相应关联的光学通道的输出部，所述多个光检测器中的每一个接收来自所述关联的光学通道的光信号，并按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号；以及
处理器，该处理器被联接成，接收来自所述多个光检测器中的每一个的输出信号，并且被配置成，基于来自所述多个光检测器的所接收的信号来确定施加至所述感测网络的压力的量。
2.根据权利要求1所述的薄膜柔性触觉传感器，
其中，所述处理器还被配置成，基于来自所述多个光检测器的所接收的信号来确定所述触摸传感器内的、具有施加至所述感测网络的压力的所述量的位置。
3.根据权利要求1所述的薄膜柔性触觉传感器，所述薄膜柔性触觉传感器还包括输入光学装置(102、202、112、212、122、222、132、232)，所述输入光学装置联接在所述多个光源中的每一个与所述关联的光学通道的输入部之间。
4.根据权利要求3所述的薄膜柔性触觉传感器，
其中，所述输入光学装置包括如下各项中的至少一个：偏振器、偏振旋转器以及波长选择器。
5.根据权利要求1所述的薄膜柔性触觉传感器，所述薄膜柔性触觉传感器还包括输出光学装置(104、204、114、214、124、224、134、234)，该输入光学装置联接在所述多个光检测器中的每一个光检测器与所述关联的光学通道的所述输出部之间，
其中，所述输出光学装置包括如下各项中的至少一个：波长选择器和偏振选择器。
6.根据权利要求1所述的薄膜柔性触觉传感器，
其中，在将压力施加至所述阵列中的一区域中的光学通道时，光学通道中的每一个致使经由该光学通道向所述第二端部传送的光的量值的变化，并且
其中，所述处理器被配置成，至少基于来自联接至压力所施加至的所述一个或更多个光学通道的所述一个或更多个光检测器的输出信号的变化，来确定施加至所述光学通道的所述阵列中的所述区域的压力的量。
7.根据权利要求1所述的薄膜柔性触觉传感器，
其中，在将压力施加至所述光学通道的阵列中的区域时，光学通道中的每一个致使经由该光学通道向所述第二端部传送的光的量值的变化，并且
其中，所述处理器被配置成，至少基于来自联接至压力所施加至的所述一个或更多个光学通道的所述一个或更多个光检测器的输出信号的变化，来确定施加至所述光学通道的所述阵列中的所述区域的压力的量。
8.根据权利要求1所述的薄膜柔性触觉传感器，
其中，在将压力施加至所述阵列中的一区域中的光学通道时，光学通道中的每一个致使经由该光学通道向所述第二端部传送的光的量值的变化，并且
其中，所述处理器被配置成，至少基于来自所述一个或更多个光检测器的输出信号的如下变化，来确定施加至所述光学通道的所述阵列中的所述区域的压力的量，该变化反映按所述第二预定频率向压力所施加至的所述一个或更多个光学通道的所述第二端部发送的光的量值的变化。
9.根据权利要求1所述的薄膜柔性触觉传感器，
其中，所述第二预定频率是所述第一预定频率的两倍。
10.根据权利要求1所述的薄膜柔性触觉传感器，
其中，所述第二预定频率与所述第一预定频率的拉曼斯托克斯输出或拉曼反斯托克斯输出对应。
11.根据权利要求1所述的薄膜柔性触觉传感器，所述薄膜柔性触觉传感器还包括：
多个第二光源，针对所述光学通道中的每一个对应一个第二光源，所述多个第二光源中的每一个联接至相应关联的光学通道的输入部，所述多个第二光源中的每一个将具有第三预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中；并且
其中，基于所述第一预定频率和所述第三预定频率的函数来确定所述第二预定频率。
12.根据权利要求1所述的薄膜柔性触觉传感器，
其中，所述光学通道形成二维笛卡尔网格，并且
其中，所述光学通道连接在所述二维笛卡尔网格内的每一个交叉点处。
13.一种利用感测网络(101)来感测压力的方法，该感测网络(101)由设置在柔性材料中的光学通道(103、203、303、113、213、313、123、223、323、133、233、333)的阵列形成，所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部，所述方法包括以下步骤：
将来自多个光源(101、201、301、111、211、311、121、221、321、131、231、331)的光信号引导到所述光学通道中的每一个中，所述光信号中的每一个具有第一预定频率和特性；
在所述光学通道中的每一个的输出部处，在多个光检测器(105、205、305、115、215、315、125、225、325、135、235、335)处接收光信号，并且在关联的光学通道的输出部处，按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号；以及处理所述输出信号，以确定施加至所述感测网络的压力的量。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
处理所述输出信号，以确定所述感测网络内的、将预定量的压力施加至所述感测网络的位置。
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