CN110388869A - 一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器 - Google Patents

一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器 Download PDF

Info

Publication number
CN110388869A
CN110388869A CN201910784388.1A CN201910784388A CN110388869A CN 110388869 A CN110388869 A CN 110388869A CN 201910784388 A CN201910784388 A CN 201910784388A CN 110388869 A CN110388869 A CN 110388869A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flexible
magnetoelectric transducer
bionics skin
group
loop construction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910784388.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110388869B (zh
Inventor
任干支
范莹霞
范铁
任湫金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201910784388.1A priority Critical patent/CN110388869B/zh
Publication of CN110388869A publication Critical patent/CN110388869A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110388869B publication Critical patent/CN110388869B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

本发明公开了一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器，一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构，包括ADC模数转换电路和多组磁电传感器，每组磁电传感器以并列形式对应地接入到所述ADC模数转换电路的各个输入端，且每组磁电传感器之间距离相等；每组磁电传感器包括多个磁电传感器，且组内的多个磁电传感器均并联到对应的同一回路中，其中，所述磁电传感器采用本发明的一种仿生皮肤用的传感器。另外，在通过一种仿生皮肤用的接触点发生位置定位法的基础上进行扩展拼接，每组内各个磁电传感器并联回路可向y轴向进行并联连接扩展，通过增加ADC模数转换电路的输入端连接引脚扩展x轴向上的并联回路，实现整个定位电路在平面上进行拼接。

Description

一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器
技术领域
本发明涉及仿生皮肤技术领域，具体涉及一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器。
背景技术
麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的Subramanian Sundaram可伸缩触觉手套，上面布置了548个传感器和64个导电线电极。该传感器阵列由一张力敏薄膜和导电线网络组成。电极与薄膜之间的每一个重合点都对垂直力敏感，并会记录通过薄膜的电阻。
虽然现有人造皮肤利用传感器能够定位接触位置，但成本仍然较高，并且对压力、温度和频率变动的精度较低，大部分薄膜类产品无法精确定位，扩展性和拼接性能较差，使用油墨打印或者其他橡胶材质的产品触感不够柔软和贴近人体，并且传感器无源感应的方式，需要外接电源，容易产生短路和不必要的能源损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有人造皮肤利用传感器能够定位接触位置的成本较高，并且对压力、温度和频率变动的精度较低，大部分薄膜类产品无法精确定位，扩展性和拼接性能较差，使用油墨打印或者其他橡胶材质的产品触感不够柔软和贴近人体，并且传感器无源感应的方式，需要外接电源，容易产生短路和不必要的能源损失。
本发明提供了解决上述问题的一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器。本发明综合考虑皮肤的质感和生物特性，解决了人造皮肤无法拼接以及柔韧性问题，同时采用有源方式可感测压力、频率甚至温度，不会因为体表不平整和折曲产生短路，其中有源方式是通过电感线圈产生自感电流。
本发明通过下述技术方案实现：
一种仿生皮肤用的传感器，包括一个柔性基底，还包括线圈结构、磁芯和上板，所述柔性基底上通过硬性绝缘胶固定有多个线圈结构，所述线圈结构水平设置于所述柔性基底上，所述线圈结构外部通过硬性绝缘胶进行包裹；所述线圈结构一端作为正极、另一端作为负极；
所述磁芯部分穿入所述线圈结构，所述磁芯底部与所述柔性基底之间设置有第一软性填充结构，穿入部分的磁芯与外围的线圈结构非接触；
所述磁芯上设置有一个方形上板，所述上板采用硅橡胶制作而成，且所述上板与所述柔性基底的边长相等，且上板与柔性基底上下吻合对应；所述上板与线圈结构之间设置有第二软性填充结构，线圈结构外围还设置有第三软性填充结构；
所述线圈结构的外径小于柔性基底的边长，磁芯的直径小于线圈结构的内径；所述线圈结构形状为环形体，磁芯形状圆柱体。
优选地，所述上板与所述柔性基底的边长均为3mm，高度均为0.5mm；所述磁芯的直径为1.2mm，线圈结构的内径为1.6mm，第一软性填充结构的直径为1.6mm；所述第一软性填充结构的高度为0.7mm，第二软性填充结构的高度为0.5mm，第三软性填充结构的高度为1.0mm。
优选地，所述线圈结构包括多层线圈，且各层线圈之间填充有硬性绝缘胶；多个所述线圈结构之间填充有硅酮玻璃胶。
优选地，所述第一软性填充结构、第二软性填充结构、第三软性填充结构均采用硅酮玻璃胶软性胶材质；且所述第一软性填充结构采用硅酮玻璃胶软性胶进行半填充，第二软性填充结构采用硅酮玻璃胶软性胶进行全填充，第三软性填充结构采用硅酮玻璃胶软性胶进行全填充或者留空。
优选地，所述硬性绝缘胶采用环氧树脂或者聚氨酯材质，所述柔性基底采用聚氯乙烯PVC 柔性材质，所述磁芯与上板之间使用KD-855或者H-1206或者其他硅胶胶水粘连。
一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构，包括ADC模数转换电路和多组磁电传感器，每组磁电传感器以并列形式对应地接入到所述ADC模数转换电路的各个输入端，且每组磁电传感器之间距离相等；每组磁电传感器包括多个磁电传感器，且组内的多个磁电传感器均并联到对应的同一回路中。
进一步地，所述磁电传感器采用上述的一种仿生皮肤用的传感器。
进一步地，所述每组磁电传感器以并列形式对应地接入到所述ADC模数转换电路的各个输入端的具体形式可以采用以下几种形式中的任意一种：
(1)磁电传感器的线圈回路阵列负极连接ADC模数转换电路的各输入端口引脚，正极连接其他回路的形式；
(2)每组磁电传感器的线圈回路阵列正负极均对应连接ADC模数转换电路的不同输入端口引脚；
(3)磁电传感器的电感线圈回路阵列一极连接ADC模数转换电路不同输入端口引脚，另一极连接ADC模数转换电路一个引脚的形式。
一种仿生皮肤用的接触点发生位置定位法，支持上述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构使用的方法，该方法包括：
定义仿生皮肤的坐标平面，多组磁电传感器的横向延伸方向为x轴，每组磁电传感器的纵向延伸方向为y轴；并且每组磁电传感器之间的距离定义为1个单位长度，对ADC模数转换电路接入端口进行序列编号可得到x坐标；
根据上述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构的磁电传感器阵列排布，测量每组磁电传感器内多个并联后的磁电传感器线圈总线电压U和电流I，同时记录发出电流的磁电传感器线圈所在的总线位置坐标值为x坐标值；利用公式计算出单个磁电传感器线圈的电阻R，再利用计算出线缆长度L，其中ρ为磁电传感器到ADC模数转换电路之间电缆的电阻率，S为磁电传感器到ADC模数转换电路之间电缆的横截面积，从而得出接触点发生位置的y坐标，接触点发生位置的y坐标值等于线缆长度L；
根据以上得出各个发出电流的接触点发生位置的坐标值(x坐标值，y坐标值)，实现对产生触觉压力的区域进行定位。
一种仿生体表触觉传感器，包括使用多组上述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构，并在上述一种仿生皮肤用的接触点发生位置定位法的基础上进行扩展拼接，每组内各个磁电传感器并联回路可向y轴向进行并联连接扩展，通过增加ADC模数转换电路的输入端连接引脚扩展x轴向上的并联回路，实现整个定位电路在仿生体表平面上进行拼接。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、本发明的一种仿生皮肤用的传感器的线圈结构与柔性基底的粘着和浸渍主要使用环氧树脂或聚氨酯或其他硬性绝缘胶，可防止线圈结构短路和损坏；为了使得磁芯可活动，在线圈结构内径区域采用硅酮玻璃胶填充大部分空间，余下的空间用来保证硅酮玻璃胶体的可活动范围以及对温度敏感；多个所述线圈结构之间填充有硅酮玻璃胶，这样利于折曲形变和拼接结合；这样利于折曲形变和拼接结合；
2、本发明的一种仿生皮肤用的传感器的上板由硅橡胶制成，硅橡胶可使皮肤外层外观和质感上更接近真实皮肤，磁芯与皮肤最外层的硅橡胶使用KD-855、H-1206或其他硅胶胶水粘连，磁芯间填充硅酮玻璃胶，可使皮肤更具弹性并保持磁芯位置；
3、本发明的仿生皮肤结构简单，容易实现，可拼接和扩展，成本低廉；
4、本发明综合考虑皮肤的质感和生物特性，解决了人造皮肤无法拼接以及柔韧性问题，同时采用电感线圈产生自感电流的有源方式可感测压力、频率甚至温度，不会因为体表不平整和轻微折曲产生短路。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的一种仿生皮肤用的传感器结构示意图。
图2为本发明的一种仿生皮肤用的传感器结构受力形变示意图。
图3为本发明的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构实施例2线路结构图。
图4为本发明的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构实施例3线路结构图。
图5为本发明的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构实施例4线路结构图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-柔性基底，2-线圈结构，3-磁芯，4-上板，5-第一软性填充结构，6-第二软性填充结构， 7-第三软性填充结构，8-空隙结构，9-正极，10-负极，11-硬性绝缘胶。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式和实施材料及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1、图2所示，一种仿生皮肤用的传感器，包括一个柔性基底1，柔性基底1形状为方形，还包括线圈结构2、磁芯3和上板4，所述柔性基底1上通过硬性绝缘胶固定有线圈结构2，所述线圈结构2形状为环形体，所述线圈结构2水平粘贴于所述柔性基底1上，所述线圈结构2外部通过硬性绝缘胶11进行包裹；所述线圈结构2一端作为正极9、另一端作为负极10；
所述磁芯3部分穿入所述线圈结构2，所述磁芯3底部与所述柔性基底1之间设置有第一软性填充结构5，穿入部分的磁芯3与外围的线圈结构2非接触，磁芯3形状圆柱体；
所述磁芯3上设置有一个方形上板4，所述上板4采用硅橡胶制作而成，且所述上板4 与所述柔性基底1的边长相等，且上板4与柔性基底1上下吻合对应；所述上板4与线圈结构2之间设置有第二软性填充结构6，线圈结构2外围还设置有第三软性填充结构7；
所述线圈结构2的外径小于柔性基底1的边长，磁芯3的直径小于线圈结构2的内径。
实施时，所述线圈结构2包括多层线圈，且各层线圈之间填充有硬性绝缘胶；多个所述线圈结构2之间填充有硅酮玻璃胶，这样利于折曲形变和拼接结合；在本实施例中，线圈结构2的数量为1个，线圈结构2包括3层。
所述第一软性填充结构5、第二软性填充结构6、第三软性填充结构7均采用硅酮玻璃胶软性胶材质；且所述第一软性填充结构5采用硅酮玻璃胶软性胶进行半填充，第二软性填充结构6采用硅酮玻璃胶软性胶进行全填充，第三软性填充结构7采用硅酮玻璃胶软性胶进行全填充或者留空。
所述硬性绝缘胶采用环氧树脂或聚氨酯或其他硬性绝缘胶材质。
所述柔性基底1采用聚氯乙烯PVC柔性材质或者其他弹性较小的柔性材料。
所述磁芯3与上板4之间使用KD-855或者H-1206或者其他硅胶胶水粘连。
在本实施例中，所述上板4与所述柔性基底1的边长均为3mm，高度均为0.5mm。所述磁芯3的直径为1.2mm，线圈结构2的内径为1.6mm；第一软性填充结构5、第二软性填充结构6、第三软性填充结构7均为圆柱体，第一软性填充结构5的直径为1.6mm；所述第一软性填充结构5的高度为0.7mm，第二软性填充结构6的高度为0.5mm，第三软性填充结构 7的高度为1.0mm。
穿入部分的磁芯3与外围的线圈结构2非接触，说明它们之间是预留有空隙结构8，这此处内的空隙结构8不做任何填充，此空隙结构8是一个空环，磁芯3与外围的线圈结构2内径之间的距离是0.2mm(即空隙结构8的环径)，第一软性填充结构5与第二软性填充结构6之间的距离是0.3mm(即空隙结构8的高度)。
本发明给出仿生皮肤用的单个传感器微结构，在实际的使用中通过布局多个传感器微结构来构成仿生皮肤。
工作原理是：通过线圈阵列主要采用胶水与皮肤材料进行固定，本发明主要结合线圈部分和磁芯部分来实现。线圈结构2与柔性基底1的粘着和浸渍主要使用环氧树脂或聚氨酯或其他硬性绝缘胶11，可防止线圈结构2短路和损坏；为了使得磁芯3可活动，在线圈结构2内径区域采用硅酮玻璃胶填充大部分空间，余下的空间用来保证硅酮玻璃胶体的可活动范围以及对温度敏感；所述线圈结构2包括多层线圈，且各层线圈之间填充有硬性绝缘胶，多个所述线圈结构2之间填充有硅酮玻璃胶，这样利于折曲形变和拼接结合；这样就构成了仿生皮肤用的传感器的线圈部分。磁芯部分，主要由磁芯3、硅橡胶制成的上板4以及磁芯间填充物构成，上板4由硅橡胶制成，硅橡胶可使皮肤外层外观和质感上更接近真实皮肤，磁芯3与皮肤最外层的硅橡胶使用KD-855、H-1206或其他硅胶胶水粘连，磁芯3间填充硅酮玻璃胶，可使皮肤更具弹性并保持磁芯3位置。线圈部分与磁芯部分对齐粘接后就构成了可拼接仿生皮肤的立体结构。这样的仿生皮肤结构简单，容易实现，可拼接和扩展，成本低廉。
如图2所示，当外界对表层皮肤进行施力时，硅橡胶制成的上板4向下挤压磁芯3，磁芯3受力下压，对磁芯部分硅酮玻璃胶体(即第二软性填充结构6)和线圈部分的硅酮玻璃胶体(即第一软性填充结构5)产生形变，由于所述第一软性填充结构5采用硅酮玻璃胶软性胶进行半填充，所以第一软性填充结构5内的硅酮玻璃胶体部分填充另外一半空室，磁芯 3在运动中使线圈产生主动的感生电流，感生电流经过两极导线(正极9和负极10接出的导线)进入模拟数字转化器ADC模数转换电路进行捕捉和处理。
实施例2
如图1至图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构，包括ADC模数转换电路和多组磁电传感器，每组磁电传感器以并列形式对应地接入到所述ADC模数转换电路的各个输入端，且每组磁电传感器之间距离相等；每组磁电传感器包括多个磁电传感器，且组内的多个磁电传感器均并联到对应的同一回路中。
所述磁电传感器采用实施例1中所述的一种仿生皮肤用的传感器。
本实施例中，以3组磁电传感器实施说明，每组磁电传感器中有3个电感线圈，本实施例中总共9个电感线圈组成的线圈阵列电路来说明。
所述每组磁电传感器以并列形式对应地接入到所述ADC模数转换电路的各个输入端的具体形式采用如图3所示的接入形式：磁电传感器的线圈回路阵列负极连接ADC模数转换电路的各输入端口引脚，正极连接其他回路的形式。
实施例3
如图1、图2、图4所示，本实施例与实施例2的区别在于，所述每组磁电传感器以并列形式对应地接入到所述ADC模数转换电路的各个输入端的具体形式采用如图4所示的接入形式：每组磁电传感器的线圈回路阵列正负极均对应连接ADC模数转换电路的不同输入端口引脚。
实施例4
如图1、图2、图5所示，本实施例与实施例2的区别在于，所述每组磁电传感器以并列形式对应地接入到所述ADC模数转换电路的各个输入端的具体形式采用如图5所示的接入形式：磁电传感器的电感线圈回路阵列一极连接ADC模数转换电路不同输入端口引脚，另一极连接ADC模数转换电路一个引脚的形式。
实施例5
如图1至图5所示，本实施例与以上其它实施例的区别在于，一种仿生皮肤用的接触点发生位置定位法，支持上述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构(实施例2、3、4)使用的方法，为了获得仿生皮肤的触觉，核心问题是对产生触觉压力的区域进行定位，把仿生皮肤看成一个平面，那么定位平面上点或者区域的方式就是坐标获取。
具体坐标获取的方法包括：
定义仿生皮肤的坐标平面，多组磁电传感器的横向延伸方向为x轴，每组磁电传感器的纵向延伸方向为y轴；并且每组磁电传感器之间的距离定义为1个单位长度，对ADC模数转换电路接入端口进行序列编号可得到x坐标；
根据上述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构的磁电传感器阵列排布，测量每组磁电传感器内多个并联后的磁电传感器线圈总线电压U和电流I，同时记录发出电流的磁电传感器线圈所在的总线位置坐标值为x坐标值；利用公式计算出单个磁电传感器线圈的电阻R，再利用计算出线缆长度L，其中ρ为磁电传感器到ADC模数转换电路之间电缆的电阻率，S为磁电传感器到ADC模数转换电路之间电缆的横截面积，从而得出接触点发生位置的y坐标，接触点发生位置的y坐标值等于线缆长度L；
根据以上得出各个发出电流的接触点发生位置的坐标值(x坐标值，y坐标值)，实现对产生触觉压力的区域进行定位，定位精准。
如图3至图5所示，在x轴和y轴方向上排布着一定数量(可向两个方向扩展数量)的带永磁磁芯的电感线圈，磁芯可在z轴方向运动，当外界做功使磁芯活动时，线圈所在电路会产生电流，三条并联线圈(比如，L1、L2、L3)构成的电路连接ADC模数转换电路构成一个电感线圈阵列，本实施例中以9个线圈组成三个电感线圈阵列。首先假设接触点线圈为L5，求接触点坐标L5(x，y)，利用电阻定律R＝ρL/S，得到通过L并经过一定的转换得到y坐标，图3至图5中的y1即代表阵列中与L1、L4、L7线圈y的坐标，y2代表阵列中与L2、L5、L8线圈y的坐标，y3即代表阵列中与L3、L6、L9线圈y的坐标；同一条并联线路上的线圈阵列总线通过ADC模数转换电路的采集端获得输入端口信息，对ADC模数转换电路接入端口进行序列编号可得到x坐标。
实施例6
如图1至图5所示，本实施例与以上其它实施例的区别在于，一种仿生体表触觉传感器，采用仿生手套来具体实施，所述仿生手套包括使用多组上述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构，并在上述一种仿生皮肤用的接触点发生位置定位法的基础上进行扩展拼接，每组内各个磁电传感器并联回路可向y轴向进行并联连接扩展，通过增加ADC模数转换电路的输入端连接引脚扩展x轴向上的并联回路，实现整个定位电路在仿生体表平面上进行拼接。
本发明综合考虑皮肤的质感和生物特性，解决了人造皮肤无法拼接以及柔韧性问题，同时采用电感线圈产生自感电流的有源方式可感测压力、频率甚至温度，不会因为体表不平整和折曲产生短路。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿生皮肤用的传感器，包括一个柔性基底(1)，其特征在于：还包括线圈结构(2)、磁芯(3)和上板(4)，所述柔性基底(1)上通过硬性绝缘胶固定有多个线圈结构(2)，所述线圈结构(2)水平设置于所述柔性基底(1)上，所述线圈结构(2)外部通过硬性绝缘胶进行包裹；所述线圈结构(2)一端作为正极(9)、另一端作为负极(10)；
所述磁芯(3)部分穿入所述线圈结构(2)，所述磁芯(3)底部与所述柔性基底(1)之间设置有第一软性填充结构(5)，穿入部分的磁芯(3)与外围的线圈结构(2)非接触；
所述磁芯(3)上设置有一个方形上板(4)，所述上板(4)采用硅橡胶制作而成，且所述上板(4)与所述柔性基底(1)的边长相等，且上板(4)与柔性基底(1)上下吻合对应；所述上板(4)与线圈结构(2)之间设置有第二软性填充结构(6)，线圈结构(2)外围还设置有第三软性填充结构(7)；
所述线圈结构(2)的外径小于柔性基底(1)的边长，磁芯(3)的直径小于线圈结构(2)的内径；所述线圈结构(2)形状为环形体，磁芯(3)形状圆柱体。
2.根据权利要求1所述的一种仿生皮肤用的传感器，其特征在于：所述上板(4)与所述柔性基底(1)的边长均为3mm，高度均为0.5mm；所述磁芯(3)的直径为1.2mm，线圈结构(2)的内径为1.6mm，第一软性填充结构(5)的直径为1.6mm；所述第一软性填充结构(5)的高度为0.7mm，第二软性填充结构(6)的高度为0.5mm，第三软性填充结构(7)的高度为1.0mm。
3.根据权利要求1所述的一种仿生皮肤用的传感器，其特征在于：所述线圈结构(2)包括多层线圈，且各层线圈之间填充有硬性绝缘胶；多个所述线圈结构(2)之间填充有硅酮玻璃胶。
4.根据权利要求1所述的一种仿生皮肤用的传感器，其特征在于：所述第一软性填充结构(5)、第二软性填充结构(6)、第三软性填充结构(7)均采用硅酮玻璃胶软性胶材质；且所述第一软性填充结构(5)采用硅酮玻璃胶软性胶进行半填充，第二软性填充结构(6)采用硅酮玻璃胶软性胶进行全填充，第三软性填充结构(7)采用硅酮玻璃胶软性胶进行全填充或者留空。
5.根据权利要求1所述的一种仿生皮肤用的传感器，其特征在于：所述硬性绝缘胶采用环氧树脂或者聚氨酯材质，所述柔性基底(1)采用聚氯乙烯PVC柔性材质，所述磁芯(3)与上板(4)之间使用KD-855或者H-1206硅胶胶水粘连。
6.一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构，其特征在于：包括ADC模数转换电路和多组磁电传感器，每组磁电传感器以并列形式对应地接入到所述ADC模数转换电路的各个输入端，且每组磁电传感器之间距离相等；每组磁电传感器包括多个磁电传感器，且组内的多个磁电传感器均并联到对应的同一回路中。
7.根据权利要求6所述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构，其特征在于：所述磁电传感器为如权利要求1至5中任意一项所述的一种仿生皮肤用的传感器。
8.根据权利要求6所述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构，其特征在于：所述每组磁电传感器以并列形式对应地接入到所述ADC模数转换电路的各个输入端，具体地，每组磁电传感器的线圈回路阵列正负极均对应连接ADC模数转换电路的不同输入端引脚。
9.一种仿生皮肤用的接触点发生位置定位法，其特征在于：支持如权利要求6至7中任意一项所述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构使用的方法，该方法包括：
定义仿生皮肤的坐标平面，多组磁电传感器的横向延伸方向为x轴，每组磁电传感器的纵向延伸方向为y轴；并且每组磁电传感器之间的距离定义为1个单位长度，对ADC模数转换电路接入端口进行序列编号得到x坐标；
依据权利要求6至7中任意一项所述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构的磁电传感器阵列排布，测量每组磁电传感器内多个并联后的磁电传感器线圈总线电压U和电流I，同时记录发出电流的磁电传感器线圈所在的总线位置坐标值为x坐标值；利用公式计算出单个磁电传感器线圈的电阻R，再利用计算出线缆长度L，其中ρ为磁电传感器到ADC模数转换电路之间电缆的电阻率，S为磁电传感器到ADC模数转换电路之间电缆的横截面积，从而得出接触点发生位置的y坐标，接触点发生位置的y坐标值等于线缆长度L；
根据以上得出各个发出电流的接触点发生位置的坐标值，坐标值包括x坐标值和y坐标值，从而实现对产生触觉压力的区域进行定位。
10.一种仿生体表触觉传感器，其特征在于：包括使用多组如权利要求6至8中任意一项所述的一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构，并在如权利要求9所述的一种仿生皮肤用的接触点发生位置定位法的基础上进行扩展拼接，每组内各个磁电传感器并联回路向y轴向进行并联连接扩展，通过增加ADC模数转换电路的输入端连接引脚扩展x轴向上的并联回路，实现整个定位电路在仿生体表平面上进行拼接。
CN201910784388.1A 2019-08-23 2019-08-23 一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器 Active CN110388869B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910784388.1A CN110388869B (zh) 2019-08-23 2019-08-23 一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910784388.1A CN110388869B (zh) 2019-08-23 2019-08-23 一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110388869A true CN110388869A (zh) 2019-10-29
CN110388869B CN110388869B (zh) 2021-01-05

Family

ID=68289392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910784388.1A Active CN110388869B (zh) 2019-08-23 2019-08-23 一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110388869B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86107872A (zh) * 1986-11-15 1988-09-07 中国科学院武汉岩土力学研究所 电感应变片
US20070167879A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-19 Cochran William T Sensors for monitoring movements, apparatus and systems therefor, and methods for manufacture and use
CN101576421A (zh) * 2009-06-08 2009-11-11 哈尔滨工业大学 一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触觉传感器
US20120118066A1 (en) * 2010-11-12 2012-05-17 Majidi Carmel S Stretchable two-dimensional pressure sensor
CN104406627A (zh) * 2014-11-11 2015-03-11 浙江大学 假肢手穿戴式柔性触觉传感器及其触觉检测系统
CN104729769A (zh) * 2015-03-30 2015-06-24 南京林业大学 基于电活性聚合物的分布式柔性压力传感器
CN104919271A (zh) * 2013-01-15 2015-09-16 东洋橡胶工业株式会社 传感器及其制造方法
CN105115653A (zh) * 2015-09-23 2015-12-02 黄明书 压力传感器
CN105991064A (zh) * 2016-05-06 2016-10-05 纳智源科技（唐山）有限责任公司 基于摩擦发电机的触觉传感器及机器人触觉感知系统
CN107997853A (zh) * 2016-10-28 2018-05-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种电子仿生皮肤系统
CN208819185U (zh) * 2018-09-27 2019-05-03 武汉旖旎科技有限公司 低密度仿生触摸皮肤组件
CN110082010A (zh) * 2019-03-29 2019-08-02 中国科学院电子学研究所 柔性触觉传感器阵列及应用于其的阵列扫描系统
CN210154512U (zh) * 2019-08-23 2020-03-17 任干支 一种仿生皮肤用的传感器微结构

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86107872A (zh) * 1986-11-15 1988-09-07 中国科学院武汉岩土力学研究所 电感应变片
US20070167879A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-19 Cochran William T Sensors for monitoring movements, apparatus and systems therefor, and methods for manufacture and use
CN101576421A (zh) * 2009-06-08 2009-11-11 哈尔滨工业大学 一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触觉传感器
US20120118066A1 (en) * 2010-11-12 2012-05-17 Majidi Carmel S Stretchable two-dimensional pressure sensor
CN104919271A (zh) * 2013-01-15 2015-09-16 东洋橡胶工业株式会社 传感器及其制造方法
CN104406627A (zh) * 2014-11-11 2015-03-11 浙江大学 假肢手穿戴式柔性触觉传感器及其触觉检测系统
CN104729769A (zh) * 2015-03-30 2015-06-24 南京林业大学 基于电活性聚合物的分布式柔性压力传感器
CN105115653A (zh) * 2015-09-23 2015-12-02 黄明书 压力传感器
CN105991064A (zh) * 2016-05-06 2016-10-05 纳智源科技（唐山）有限责任公司 基于摩擦发电机的触觉传感器及机器人触觉感知系统
CN107997853A (zh) * 2016-10-28 2018-05-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种电子仿生皮肤系统
CN208819185U (zh) * 2018-09-27 2019-05-03 武汉旖旎科技有限公司 低密度仿生触摸皮肤组件
CN110082010A (zh) * 2019-03-29 2019-08-02 中国科学院电子学研究所 柔性触觉传感器阵列及应用于其的阵列扫描系统
CN210154512U (zh) * 2019-08-23 2020-03-17 任干支 一种仿生皮肤用的传感器微结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN110388869B (zh) 2021-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
He et al. Trampoline inspired stretchable triboelectric nanogenerators as tactile sensors for epidermal electronics
Sun et al. Stretchable piezoelectric sensing systems for self‐powered and wireless health monitoring
CN102207415B (zh) 基于导电橡胶的柔性阵列片式压力传感器及制造方法
CN102589759B (zh) 基于压阻式和电容式组合的仿生柔性触觉传感阵列
CN105136369B (zh) 一种全柔性电阻式触压觉感知传感器及其制作方法
CN105651429B (zh) 压电元件及其制造方法、压电传感器
CN102881463B (zh) 一种纤维状超级电容器及其制备方法
CN103983382A (zh) 一种全柔性电容式触觉传感器
CN104215363B (zh) 基于压敏导电橡胶的柔性触滑觉复合传感阵列
CN203672526U (zh) 一种基于压阻式和电容式组合的柔性三维力触觉传感器
CN206192550U (zh) 一种具有图案化微结构阵列的电容式触觉传感器
Li et al. Self-powered stretchable strain sensors for motion monitoring and wireless control
CN103743787A (zh) 一种三轴试验土样含水量分布测试装置
Liu et al. Ultrasensitive iontronic pressure sensor based on rose-structured ionogel dielectric layer and compressively porous electrodes
CN109470386A (zh) 一种力/位触觉传感器检测系统及检测方法
CN108180927A (zh) 一种全柔性自供能传感器及其制作方法
Liu et al. Thin, soft, garment‐integrated triboelectric nanogenerators for energy harvesting and human machine interfaces
CN110531863B (zh) 一种基于超级电容感知原理的柔性触觉手套及其制备方法
CN109600868A (zh) 一种功能化透明石墨烯发热膜
US11784587B2 (en) Electronic sensing apparatus and a method of producing the electronic sensing apparatus
CN203965077U (zh) 一种柔性薄膜触觉传感器
CN107496053A (zh) 电子皮肤、制作方法和驱动方法
Wu et al. A stretchable and helically structured fiber nanogenerator for multifunctional electronic textiles
CN108760095A (zh) 柔性触觉传感器单元、传感器及其触觉分布监测的方法
CN106953001A (zh) 一种基于碳纳米管薄膜及光刻胶的柔性压力传感器及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant