CN111238694A - 触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人 - Google Patents

触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN111238694A
CN111238694A CN202010081791.0A CN202010081791A CN111238694A CN 111238694 A CN111238694 A CN 111238694A CN 202010081791 A CN202010081791 A CN 202010081791A CN 111238694 A CN111238694 A CN 111238694A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
flexible
electrode pattern
electrode
touch
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
CN202010081791.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111238694B (zh
Inventor
路鹏
戴媛
张正友
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.)
Tencent Technology Shenzhen Co Ltd
Original Assignee
Tencent Technology Shenzhen Co Ltd
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 Tencent Technology Shenzhen Co Ltd filed Critical Tencent Technology Shenzhen Co Ltd
Priority to CN202010081791.0A priority Critical patent/CN111238694B/zh
Publication of CN111238694A publication Critical patent/CN111238694A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111238694B publication Critical patent/CN111238694B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/081Touching devices, e.g. pressure-sensitive
    • B25J13/084Tactile sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本申请公开了一种触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人,涉及电容式触觉传感器领域。该触觉传感器包括:第一柔性封装薄膜、至少一层柔性介电层薄膜和第二柔性封装薄膜;第一柔性封装薄膜上有第一电极图案;第二柔性封装薄膜上有第二电极图案;柔性介电层薄膜在第一柔性封装薄膜和柔性第二封装薄膜之间,柔性介电层薄膜是具有表面结构的薄膜;第一电极图案与第二电极图案垂直叠放,第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜封装柔性介电层薄膜,第一电极图案中电极的位置与第二电极图案中电极的位置一一对应。该触觉传感器的各部分结构均使用具有柔性的材料制作,可以完好地贴附在智能机器人的外表面上,传感信号更加稳定、准确。

Description

触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人
技术领域
本申请涉及电容式触觉传感器领域,特别涉及一种触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人。
背景技术
随着智能机器人技术的发展和广泛的应用范围,智能机器人不但需要完成设定的机械运动,还需要感知外接环境并做出反馈,因此,通常将触觉传感器与智能机器人相结合。
相关技术中,已有的智能机器人系统大多使用商业化的硬质薄膜电容压力传感器,该种触觉传感器包括薄膜电容压力片或应变片,通过将该触觉传感器设置在智能机器人的特定部位,使智能机器人能够对接触的压力进行检测。
基于上述情况,结合触觉传感器的智能机器人只能用特定部位去感测压力,无法实现智能机器人全方位的感测。
发明内容
本申请实施例提供了一种触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人,使得结合触觉传感器的智能机器人能够实现对触碰事件的全方位感测。
所述技术方案如下:
根据本申请的一个方面,提供了一种触觉传感器,所述触觉传感器包括:第一柔性封装薄膜、柔性介电层薄膜和第二柔性封装薄膜;
所述第一柔性封装薄膜上有第一电极图案;所述第二柔性封装薄膜上有第二电极图案;
所述柔性介电层薄膜在所述第一柔性封装薄膜和所述第二柔性封装薄膜之间,所述柔性介电层薄膜是具有表面结构的薄膜;
所述第一电极图案与所述第二电极图案垂直叠放,所述第一柔性封装薄膜和所述第二柔性封装薄膜封装所述柔性介电层薄膜,所述第一电极图案中电极的位置与所述第二电极图案中电极的位置一一对应。
根据本申请的另一方面,提供了一种触觉传感器的制备方法,所述方法用于制备上述触觉传感器,所述方法包括:
在所述第一柔性封装薄膜上制备所述第一电极图案,在所述第二柔性封装薄膜上制备所述第二电极图案;
在所述柔性介电层薄膜上制备表面结构;
将所述柔性介电层薄膜放置在所述第一柔性封装薄膜中的上方,将所述第二柔性封装薄膜放置在所述柔性介电层薄膜的上方,封装所述柔性介电层薄膜,所述第一电极图案与所述第二电极图案垂直叠放,所述第一电极图案中电极的位置与所述第二电极图案中电极的位置一一对应。
根据本申请的另一方面,提供了一种触碰事件的检测方法,应用于上述触觉传感器中,所述触觉传感器与处理器相连,所述方法包括:
获取所述触觉传感器上报的第i时刻对应的第一电容和所述触觉传感器上报的第i+1时刻对应的第二电容,i>0;
根据所述第一电容和所述第二电容计算电容变化值;
根据所述电容变化值与对应关系计算得到所述触碰事件的压力值,所述对应关系是所述电容变化值与所述压力值之间的对应关系。
根据本申请的另一方面,提供了一种触碰事件的检测装置,所述检测装置与触觉传感器相连,所述装置包括:
获取模块,用于获取所述触觉传感器上报的第i时刻对应的第一电容和所述触觉传感器上报的第i+1时刻对应的第二电容,i>0;
计算模块,用于根据所述第一电容和所述第二电容计算电容变化值;
所述计算模块,用于根据所述电容变化值与对应关系计算得到所述触碰事件的压力值,所述对应关系是所述电容变化值与所述压力值之间的对应关系。
根据本申请的另一方面,提供了一种智能机器人,所述智能机器人表面预设位置处贴附有如上方面所述的触觉传感器。
根据本申请的另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质连接有如上面所述的触觉传感器,所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如上方面所述的触碰事件的检测方法。
根据本申请的另一方面,提供了一种计算机设备,所述计算机设备包括处理器和存储器,所述处理器连接有如上方面所述的触觉传感器,所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如上方面所述的触碰事件的检测方法。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:
通过将第一电极图案、第二电极图案分别设置在第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜上,利用第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜对柔性介电层薄膜进行封装,该触觉传感器的各部分结构均使用具有柔性的材料制作,其整体能够进行一定的弯曲和变形,使得触觉传感器可以完好地贴附在智能机器人的外表面上,传感信号更加稳定、准确。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个示例性实施例提供的触觉传感系统的示意图;
图2是本申请一个示例性实施例提供的触觉传感器的结构示意图;
图3是本申请一个示例性实施例提供的电极图案的示意图;
图4是本申请另一个示例性实施例提供的触觉传感器的结构示意图;
图5是本申请一个示例性实施例提供的电极图案垂直叠放的触觉传感器的结构示意图;
图6是本申请一个示例性实施例提供的电极阵列的示意图;
图7是本申请另一个示例性实施例提供的电极阵列的示意图;
图8是本申请一个示例性实施例提供的电极叠放的示意图;
图9是本申请一个示例性实施例提供的具有电极图案的触觉传感器的结构示意图;
图10是本申请一个示例性实施例提供的触觉传感器的制备方法的流程图;
图11是本申请一个示例性实施例提供的触碰事件的检测方法的流程图;
图12是本申请另一个示例性实施例提供的触碰事件的检测方法的流程图;
图13是本申请一个示例性实施例提供的智能机器人的示意图;
图14是本申请一个示例性实施例提供的通过触觉传感器对智能机器人的抓取进行监控的流程图;
图15是本申请一个示例性实施例提供的触碰事件的检测装置的结构框图;
图16是本申请一个示例性实施例提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
首先,对本申请实施例涉及的名词进行介绍:
介电层(Dieletric):是指一种层状结构,用于保持线路或导电层之间的绝缘性,又被命名为基材。介电层可由绝缘材料制成,如聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)。在本申请实施例中,将聚二甲基硅氧烷制成薄膜状,使得触觉传感器具有较好的柔性,可贴附在智能机器人的外表面上。
电极图案:是指在电极层中电极按照一定的排列方式形成的图案。在本申请实施例中,利用具有对应图案的掩模版在封装薄膜上进行印刷,或喷涂,或镀覆,从而形成带有电极图案的电极层。
相关技术中,将触觉传感器贴附在智能机器人的外表面或外骨骼上,与智能机器人结合的触觉传感器通过薄膜电容压力片或应变实现对触碰事件的压力值进行测量,该触觉传感器设置在智能机器人的特定部位,如触觉传感器设置在智能机器人的手部,通过智能机器人的手部触碰物体来测量触碰时的压力信息。触觉传感器使用的材料属于硬质材料,因此无法很好地贴附在机器人的外骨骼或外表面上,压力信号在传输过程中信号不够准确、不够稳定。
本申请实施例提供了一种触觉传感器,采用柔性材料,可大面积贴附在智能机器人的外表面上或外骨骼上,该触觉传感器可形成智能机器人的表面电子皮肤。
图1示出了本申请一个示例性实施例提供的触觉传感系统的结构示意图,该触觉传感系统100包括智能机器人10、触觉传感器101、触觉传感器102、触觉传感器103和触觉传感器104,多个触觉传感器贴附在智能机器人10上,如图1的(a)所示,本申请实施例提供的触觉传感器是柔性的,可贴附在智能机器人10外表面上,形成“电子皮肤”,被贴附的智能机器人10外表面可以是任意形状的,如球体、半球体、圆柱体、不规则形状等等,示意性的,如图1的(a)所示,触觉传感器101贴附在智能机器人10的头部、触觉传感器102贴附在智能机器人的胸部、触觉传感器103贴附在智能机器人的腹部、触觉传感器104贴附在智能机器人的手臂104。
触觉传感器还可贴附在智能机器人的机械手11上,如图1的(b)所示,触觉传感器105贴附在机械手11的手指上,机械手11与处理器107相连,通过机械手11与目标物体接触,可检测出该目标物体的大小、形状、重量、材质等参数,从而确定抓取该目标物体的手势以及抓取该目标物体需要多大的力。如机械手11抓取的物体106是球体,机械手11使用如图1的(b)所示的手势抓取物体106。可选地,触觉传感器105可贴附与手指的指尖部位、指节部位、手掌部位或整个手部。
图2示出了本申请一个示例性实施例提供的触觉传感器的结构示意图。该触觉传感器包括:第一柔性封装薄膜201、至少一层柔性介电层薄膜202和第二柔性封装薄膜203。
第一柔性封装薄膜201上有第一电极图案,第二柔性封装薄膜203上有第二电极图案。
可选地,第一柔性封装薄膜201与第二柔性封装薄膜202使用的材料是相同的或不同的。第一柔性封装薄膜201使用的材料是柔性材料或具有柔性的材料,第二柔性封装薄膜202使用的材料是柔性材料或具有柔性的材料。如图2所示,第一柔性封装薄膜201与第二柔性封装薄膜202使用的材料相同(以相同的花纹表示薄膜使用的材料相同)。
可选地,第一电极图案设置在第一柔性封装薄膜上的方式与第二电极图案设置在第二柔性封装薄膜上的方式相同或不同。电极图案的设置方式包括:印刷、喷涂、镀覆、黏贴、镶嵌、吸附中的至少一种。
可选地,第一电极图案和第二电极图案是相同的或不同的。第一电极图案包括以下元素中的至少一种:电极的数量、电极的形状、电极的排列方式、电极使用的材料,第二电极图案包括以下元素的至少一种:电极的数量、电极的形状、电极的排列方式、电极使用的材料中的至少一种。
可选地,电极的形状是任意形状,如矩形、三角形、圆形、六边形、多边形等。本申请实施例以电极形状是矩形为例进行说明。
可选地,电极的排列方式是规则的或不规则的。示意性的,电极按照阵列形式进行排列,如图3的(a)所示,电极按照矩形阵列排列;如图3的(b)所示,电极按照“米”字型呈放射状排列;如图3的(c)所示,电极按照圆形阵列排列,如图3的(d)所示,电极按照“S”型排列。此外,电极还可按照“回”字型排列或其他形状进行排列。
第一柔性封装薄膜201和第二柔性封装薄膜202上设置的电极图案不同,两封装薄膜也不同,如图4所示,第一柔性封装薄膜211上设置的第一电极图案和第二柔性封装薄膜212上设置的第二电极图案不同(图中用不同的底纹表示)。
柔性介电层薄膜在两柔性封装薄膜之间,柔性介电层薄膜是具有表面结构的薄膜。表面结构是指柔性介电层薄膜的表面上的亚毫米级别的结构,表面结构可以是孔状的,或柱状的,或锥状的,本申请对表面结构的具体形状不加以限定。
如图2所示,柔性介电层薄膜202在第一柔性封装薄膜201和第二柔性封装薄膜203之间(两柔性封装薄膜相同);如图4所示,柔性介电层薄膜212在第一柔性封装薄膜211和第二柔性封装薄膜212之间(两封装薄膜不同)。柔性介电层薄膜是使用的材料是柔性材料或具有柔性的材料。
第一电极图案与第二电极图案垂直叠放,第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜封装柔性介电层薄膜,第一电极图案中电极的位置与第二电极图案中电极的位置一一对应。
如图5所示,柔性介电层薄膜222在第一柔性封装薄膜221和第二柔性封装薄膜223之间,第一柔性封装薄膜221上设置有第一电极图案224,第二柔性封装薄膜223上设置有第二电极图案225,第一电极图案224和第二电极图案225垂直叠放,第一柔性封装薄膜221和第二柔性封装薄膜223对柔性介电层薄膜222进行封装。需要说明的是,图5示出了电极排列方向的示意图,并不代表具体电极图案。第一电极图案224中电极的位置与第二电极图案225中电极的位置一一对应,也即从第一柔性封装薄膜221上投影,只能看到一种电极图案。
可选地,通过将第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜进行黏贴,对柔性介电层薄膜进行封装,如用双面胶对第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜进行黏贴。
具有上述结构的触觉传感器的工作原理如下:
该触觉传感器根据电容的变化值来确定接触时的压力信息,计算电容的公式如下:
Figure BDA0002380568650000071
其中,C为电容器的电容值,ε为材料的介电常数,S为上、下电极的正对面积,k为静电力常量,d为上、下电极之间的间距。
该触觉传感器的第一柔性封装薄膜上设置有第一电极图案,第二柔性封装薄膜上设置有第二电极图案,第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜分别对应上、下电极,其间的电场可近似为平行电场。材料的介电常数不会在传感的过程中发生变化,上、下电极的正对面积也不会变化,因此在传感的过程中能够改变的只有d。该触觉传感器在受到压力,也即柔性封装薄膜上受到压力时,上、下电极的间距会减小,电容值增大,根据电容的变化和压力之间的对应关系实现对压力的传感。
可选地,通过电极图案上的受力分布,可确定压力的位置,如受力越大的区域越靠近接触的中心。
综上所述,本实施例提供的触觉传感器,通过将第一电极图案、第二电极图案分别设置在第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜上,利用第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜对柔性介电层薄膜进行封装,该触觉传感器的各部分结构均使用具有柔性的材料制作,其整体能够进行一定的弯曲和变形,使得触觉传感器可以完好地贴附在智能机器人的外表面上,传感信号更加稳定、准确。
基于图2的可选实施例中,第一电极图案包括第一电极阵列,第一电极阵列包括m1×n1个电极,电极串联成m1列,m1和n1均为正整数;第二电极图案包括第二电极阵列,第二电阵列包括m2×n2个电极,电极串联成m2列,m2和n2均为正整数。示意性的,m1为6,n1为5,第一电极图案是以6行5列的排列方式进行排列的电极阵列,其中,电极以每一列串联的形式设置在第一封装薄膜上,如图6所示。可选地,第一电极图案中的每列电极串联,或第一电极图案中的每行电极串联。第一电极图案与第二电极图案的串联方式相同或不同,示意性的,第一电极图案中的每列电极串联,第二电极图案中的每行电极串联;或第一电极图案中的每列电极串联,第二电极图案中的每列电极串联。
基于图2的可选实施例中,第一电极图案包括金属材料,金属材料印刷在第一柔性封装薄膜上;或第一电极图案包括银纳米线材料,银纳米线材料喷涂在第一柔性封装薄膜上;或第一电极图案包括金属材料,金属材料蒸镀在第一柔性封装薄膜上。
示意性的,金属材料包括任意可导电的金属材料,如铜。在一个示例中,电极图案为矩形阵列,图案大小为3×3平方毫米,电极的形状为矩形,每列电极之间的间距为3毫米,每列电极相互串联,一列电极中电极间的连线为0.8毫米,制作第一电极图案与第二电极图案使用的金属材料相同、电极的数量相同、电极阵列的排列形式相同。
基于图2的可选实施例中,第二电极图案包括金属材料,金属材料印刷在第二柔性封装薄膜上;或第二电极图案包括银纳米线材料,银纳米线材料喷涂在第二柔性封装薄膜上;或第二电极图案包括金属材料,金属材料蒸镀在第二柔性封装薄膜上。
银纳米线材料是一种以银为材料的纳米尺度的线,银纳米线具有优良的导电性、透光性和耐曲挠性。在一个示例中,电极使用的材料是银纳米线材料,将电极图案作为掩模版,银纳米线采用喷涂的方式附着在第二柔性封装薄膜上。使用该中方法可制作大面积的电极图案且成本较低。
在一个示例中,电极使用的材料是金,将电极图案作为掩模版,使用蒸镀的方法在第二柔性封装薄膜上镀覆金薄膜。可选地,电极图案的制作方式还包括物理气相沉积、化学气相沉积、离子镀和电镀。
基于图2的可选实施例中,第一柔性封装薄膜包括热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜中的至少一种。
基于图2的可选实施例中,第二柔性封装薄膜包括热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜中的至少一种。
热塑性聚氨酯弹性体橡胶(Thermoplastic polyurethanes,TPU)因具有良好的弹性和耐磨性而被广泛应用,本申请实施例将该材料制作成薄膜状。在一个示例中,第一柔性封装薄膜是热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜,将电极图案作为掩模版,使用印刷板在热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜上印刷电极图案,制作成柔性的电极阵列。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)电绝缘性优良,本申请实施例将该材料制作成薄膜状。在一个示例中,第二封装薄膜是聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜,将电极图案作为掩模版,使用真空蒸镀的方式在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上镀覆金薄膜,制作出图案化的阵列电极。使用该方法可制作质量较高的电极图案,但成本较高且制作耗时较长。
在一个示例中,第二柔性封装薄膜是聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜将电极图案作为掩模版,使用银纳米线喷涂的方式在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上喷涂出图案化的阵列电极。
基于图2的可选实施例中,柔性介电层薄膜包括具有表面微结构的薄膜和多孔泡沫结构的薄膜中的至少一种。具有表面微结构的薄膜是指在薄膜的表面上存在孔状结构,孔状结构的尺寸在亚毫米级别,本申请实施例对孔状结构的形状不加以限定。示意性的,柔性介电层薄膜是满足配比的聚二甲基硅氧烷薄膜,聚二甲基硅氧烷薄膜满足10:1的配比。
聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)因具有良好的化学惰性广泛应用于电学领域,本申请实施例将聚二甲基硅氧烷制作成薄膜状。在一个示例中,介电层薄膜是聚二甲基硅氧烷薄膜,在聚二甲基硅氧烷薄膜的表面通过倒模的方式制作微结构以提高传感灵敏度,降低响应时间,之后将聚二甲基硅氧烷薄膜裁剪成与电极大小相同的方块状薄膜,或将聚二甲基硅氧烷薄膜裁剪成与电极阵列大小相同的方块状薄膜,或将聚二甲基硅氧烷薄膜裁剪成与封装薄膜大小相同的薄膜。
对本申请实施例中的聚二甲基硅氧烷微结构薄膜的制作方法进行说明:
取一定量的聚二甲基硅氧烷的基液,按照PDMS的基液与PDMS固化剂质量比呈一定比例提取出定量的PDMS固化剂。可选地,该质量比的取值范围从1:1至20:1。示意性的,选择质量比为10:1的比例提取出定量的PDMS固化剂,将PDMS固化剂与基液混合搅拌均匀,使用真空箱去除气泡,之后将PDMS混合液倒在微结构模板上,模板防止在水平台上自然凝固或加热固化,PDMS固化后将PDMS薄膜揭下即可得到具有表面微结构的PDMS薄膜,微结构的尺寸大小在亚毫米级别。本申请实施例对微结构的具体形状不加以限定。
基于图2的可选实施例中,第一电极图案和第二电极图案包括引脚,引脚与处理器连接。
可选地,第一电极图案包括的引脚数量与第二电极图案包括的引脚数量是相同或不同的。以第一电极图案为例进行说明,第一电极图案包括第一电极阵列,第一电极阵列包括m1×n1个电极,电极串联成m1列,电极301通过连接线302与其他电极串联,在第一电极阵列的一端有m1个引脚,引脚303是其中之一。
基于图2的可选实施例中,第一电极图案包括第一电极阵列,第一电极阵列是m3×n3个呈散点状的电极,m3和n3均为正整数;第二电极图案包括第二电极阵列,第二电极阵列是m4×n4个呈散点状的电极,m4和n4均为正整数;第一电极阵列中的每个电极有一一对应的引脚;第二电极阵列中的每个电极有一一对应的引脚。
示意性的,电极阵列中的电极按照需求散点排布,如图8的(a)所示,第一电极图案中的每个电极存在单独的引脚,且第一电极阵列中的电极是呈散点状的电极,电极互不连接;如图8的(b)所示,第二电极图案中的每个电极存在单独的引脚,且第二电极阵列中的电极是呈散点状的电极,电极互不连接;可选地,引脚和电极可拆分,或,引脚和电极不可拆分。
引脚在第一电极图案和第二电极图案叠放后无重叠区域,也即在电极图案叠放后,从任意一侧电极图案上投影,可看到第一电极图案和第二电极图案重合,而第一电极图案和第二电极图案的引脚不重合,可看到引脚在电极图案中的排布情况,如图8的(c)所示,黑色引脚305代表第一电极图案中每个电极的引脚,白色引脚304代表第二电极图案中每个电极的引脚。
在一个示例中,第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜的使用的材料相同,第一电极图案与第二电极图案相同(使用的材料相同、电极数量相同、排列方式相同),第一电极图案与第二电极图案附着在柔性封装薄膜上的方式相同。如图9所示,柔性封装薄膜401上设置有电极图案402,两个柔性封装薄膜401以电极图案402呈垂直状态时进行叠放,柔性介电层薄膜403在两个柔性封装薄膜401之间。其中,柔性介电层薄膜403是与整个电极图案402大小相同的方块状薄膜,在柔性介电层薄膜403未与电极图案402接触的位置上黏贴双面胶,按照如图9所示的排列方式将上下两个柔性封装薄膜401进行黏贴,形成整个触觉传感器的结构。
可以理解的是,上述实施例可以单独实施,或任意组合实施,或全部实施。若本申请实施例中的电极密度较大时,则上述触觉传感器的传感分辨率将提高,从而提高传感的准确性。
具有串联电极的触觉传感器可简化测试工作量,电极的线路排布较为清晰;具有散点状电极的触觉传感器可单独工作,有利于分布在较为复杂的空间。
综上所述,本实施例提供的触觉传感器,通过多种方式将电极图案附着在柔性封装薄膜上,提供了多种制作电极图案的材料、制作柔性封装薄膜的材料和制作柔性介电层薄膜的材料,本领域技术人员可根据实际情况选择合适的电极图案、制作材料和电极图案的设置方式,也可根据实际情况选择合适的薄膜作为柔性封装薄膜,使得触觉传感器有更多的实现方式。
下面对上述触觉传感器的制备方法进行说明。
图10示出了本申请一个示例性实施例提供的触觉传感器的制备方法,该方法应用于制备上述触觉传感器。
步骤1001,在第一柔性封装薄膜上制备第一电极图案,在第二柔性封装薄膜上制备第二电极图案。
可选地,制备第一柔性封装薄膜上的第一电极图案有如下三种方式:
在热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜上按照印刷板印刷第一电极图案,印刷板是具有第一电极图案的模版;或,在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上按照掩模板喷涂银纳米线材料,掩模版是具有第一电极图案的模版;或,在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上按照掩模版蒸镀金属薄膜,金属薄膜是具有第一电极图案的薄膜。
可选地,制备第二柔性封装薄膜上的第二电极图案有如下三种方式:
在热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜上按照印刷板印刷第二电极图案,印刷板是具有第二电极图案的模版;或,在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上按照掩模版喷涂银纳米线材料,掩模版是具有第二电极图案的模版;或,在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上按照掩模版蒸镀金属薄膜,金属薄膜是具有第二电极图案的薄膜。
可选地,电极图案的制作方式还包括物理气相沉积、化学气相沉积、离子镀和电镀。
步骤1002,在柔性介电层薄膜上制备表面结构。
该步骤包括如下子步骤:
步骤10021,将聚二甲基硅氧烷的基液与固化剂按照比例混合。
聚二甲基硅氧烷的基液与固化剂的质量比在1:1至20:1之间选取,示意性的,将聚二甲基硅氧烷的基液与固化剂的质量比按照10:1的比例混合。将混合后的液体搅拌均匀,搅拌方式包括使用过搅拌器搅拌和手动搅拌中的至少一种。可选地,使用真空箱去除混合后的溶液中的气泡。
步骤10022,将混合后的液体倒在微结构模板上。
可选地,表面结构包括表面微结构。表面微结构是指在薄膜的表面上存在孔状结构,孔状结构的尺寸在亚毫米级别,本申请实施例对应孔状结构的形状不加以限定。可选地,微结构模板是指用于制备具有表面微结构的薄膜的模板,模板上具有特定形状的微结构。
步骤10023,响应于混合后的液体凝固后,得到具有表面微结构的柔性介电层薄膜。
可选地,混合后的液体以加热的方式凝固,或者,混合后的液体自然凝固。自然凝固是指混合后的液体不借助工具进行凝固,以所在的环境温度自然风干。
步骤1003,将柔性介电层薄膜放置在第一柔性封装薄膜的上方,将第二柔性封装薄膜放置在柔性介电层薄膜的上方,封装柔性介电层薄膜,第一电极图案与第二电极图案垂直叠放,第一电极图案中电极的位置与第二电极图案中电极的位置一一对应。
将第一柔性封装薄膜与第二柔性封装薄膜进行粘附,粘附后的第一柔性封装薄膜与第二柔性封装薄膜之间的空间用于容纳柔性介电层薄膜。可选地,可通过双面胶、固体胶、胶水等方式对第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜进行粘附。本申请实施例对粘附方式不加以限定。
在一个示例中,将柔性介电层薄膜裁剪成与第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜大小相同的薄膜。将裁剪后的柔性介电层薄膜放置在第一柔性封装薄膜上,第一柔性封装薄膜上两电极之间的空位置与柔性介电层薄膜粘附,以第二电极图案与第一电极图案垂直叠放的方式,将第二柔性封装薄膜放置在柔性介电层封装薄膜上,如图8所示。同样第二柔性封装薄膜上两电极的空位置与柔性介电层薄膜粘附,然后将第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜进行粘附。
综上所述,本实施例提供的方法,为制备上述触觉传感器提供了多种材料和多种制备方式,本领域技术人员可结合实际情况选择合适的制备材料和制备方式,使得触觉传感器有更多的实现方式。
结合上述触觉传感器的结构说明,对本申请实施例中提供的触碰事件的检测方法进行说明,图11是本申请一个示例性实施例提供的触碰事件的检测方法的流程图,以该方法应用于连接有触觉传感器的处理器中,该方法包括:
步骤1101,获取触觉传感器上报的第i时刻对应的第一电容和触觉传感器上报的第i+1时刻对应的第二电容,i>0。
处理器获取相邻两次产生的电容信号,i为任意大于0的实数。
可选地,处理器以预设的频率或周期获取触觉传感器上报的电容。可选地,第i时刻对应的第一电容可以是触觉传感器受到外力时对应的电容,或未受到外力时对应的电容。
步骤1102,根据第一电容和第二电容计算电容变化值。
处理器计算第一电容C1和第二电容C2的变化值。可选地,该变化值可以是电容的变化值,或电容在一定时间内的变化率。在一个示例中,处理器计算第一电容C1和第二电容C2在时间段T内的变化率。
步骤1103,根据电容变化值与对应关系计算得到触碰事件的压力值,对应关系是电容变化值与压力值之间的对应关系。
可选地,对应关系包括公式、映射关系、曲线图、对应列表中的至少一种。在一个示例中,对一个关系是表征电容变化值与压力值之间的公式,该公式为y=kx,y是接触事件的压力值,k是相关系数(或常数),x是电容变化值。示意性的,电容变化值是a,则接触事件的压力值是ka。
综上所述,本实施例提供的方法,通过处理器获取两次时刻对应的电容值,根据电容变化值与压力值的对应关系可计算得到触碰事件的压力值,使得使用该方法的触觉传感器实现了具有测量触碰事件的压力值的功能。
在一个可选的实施例中,上述触觉传感器还可触碰事件的压力位置进行测量。如图12所示,该方法包括如下步骤:
步骤1201,获取柔性封装薄膜上的触碰区域,触碰区域是柔性封装薄膜上受到外力时产生变形的区域。
处理器获取柔性封装薄膜上受到外力时产生变形的触碰区域。可选地,受到外力的柔性封装薄膜是第一柔性封装薄膜或第二柔性封装薄膜。可选地,可根据第一柔性封装薄膜和第二柔性封装薄膜使用的材料不同或电极图案不同来判定触碰区域。如第一柔性封装薄膜使用材料A,可测量外力较小时对应的触碰区域,第二柔性封装薄膜使用材料B,可测量外力较大时对应的触碰区域。
步骤1202,获取触碰区域的压力值分布状态。
步骤1203,根据触碰区域的压力值分布状态计算得到触碰事件的压力位置。
压力值越大的触碰区域越靠近触碰事件的压力位置。
综上所述,本实施例提供的方法,通过获取封装薄膜上触碰区域的压力值分布来测量触碰事件的压力位置,使得使用该方法的触觉传感器实现了具有测量触碰事件的压力位置的功能。
在一个可选的实施例中,上述触觉传感器以及触碰事件的检测方法应用于智能机器人中,示意性的,请参考图13,该智能机器人800上包括机械手810,如:手部,该机械手810用于对物品进行抓取,该机械手上配置有如图1至图9任一示出的触觉传感器。
可选地,通过该触觉传感器以及上述触碰事件的检测方法,能够对该智能机器人对物品的抓取进行监控。可选地,该监控过程如图14所示,包括如下步骤:
步骤1401,控制智能机器人通过机械手对物品进行抓取。
示意性的,智能机器人通过手部对物品进行抓取,则控制智能机器人通过手部对物品进行抓取。
可选地,该智能机器人的手部设置有触觉传感器,该触觉传感器包括第一柔性封装薄膜、柔性介电层薄膜和第二柔性封装薄膜。
步骤1402,持续获取触觉传感器上报的电容值。
两柔性封装薄膜之间可近似为平行电场,当柔性封装薄膜受到外力时,两柔性封装薄膜之间的间距变小,电容值发生变化。
步骤1403,根据电容变化值确定机械手抓取物品时所应用的触碰事件。
可选地,处理器根据获取到的电容值算得到该触觉传感器上接收到的触碰事件的压力大小以及触发位置。
可选地,该压力大小和触发位置的计算方式分别在上述步骤1101至步骤1103和步骤1201至步骤1203中已进行了详细说明,此处不再赘述。
步骤1404,当压力位置发生变化时,发出物品滑动警告。
可选地,当触碰事件在触觉传感器上的触发位置发生变化时,则表示该物品在机器人的机械手上发生了滑动,故发出物品滑动警告。
步骤1405,当压力大小小于预设压力值时,发出物品滑动警告。
可选地,当触碰事件的压力值小于预设压力值时,存在压力值的抓取力不足以支撑抓取该物品的可能,故发出物品滑动警告。
示意性的,智能机器人的机械手在触碰不同的物体时选择不同的手势和不同的力去抓取该物体。如,机械手在抓取鸡蛋时使用握持的手势,且使用较小的力;机械手在抓取钢笔时使用捏持的手势,且使用较大的力。
图15示出了本申请一个示例性实施例提供的触碰事件的检测装置的框图。检测装置与触觉传感器相连,触觉传感器是如上任一实施例所述的触觉传感器,所述检测装置包括:
获取模块1510,用于获取触觉传感器上报的第i时刻对应的第一电容和触觉传感器上报的第i+1时刻对应的第二电容,i>0;
计算模块1520,用于根据所述第一电容和所述第二电容计算电容变化值;
所述计算模块1520,用于根据所述电容变化值与对应关系计算得到所述触碰事件的压力值,所述对应关系是所述电容变化值与所述压力值之间的对应关系。
在一个可选的实施例中,所述获取模块1510,用于获取柔性封装薄膜上的触碰区域,触碰区域是柔性封装薄膜上受到外力时产生变形的区域;
所述获取模块1510,用于获取触碰区域的压力值分布状态;
所述计算模块1520,用于根据触碰区域的压力值分布状态计算得到触碰事件的压力位置。
在一个可选的实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质连接有上述实施例所述的触觉传感器,所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上所述的触碰事件的检测方法。
可选地,该计算机可读存储介质可以包括:只读存储器(ROM,Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM,Random Access Memory)、固态硬盘(SSD,Solid State Drives)或光盘等。其中,随机存取记忆体可以包括电阻式随机存取记忆体(ReRAM,Resistance RandomAccess Memory)和动态随机存取存储器(DRAM,Dynamic Random Access Memory)。上述本申请实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
请参考图16,其示出了本申请一个示例性实施例提供的计算机设备1600的结构框图。该计算机设备1600可以是便携式移动终端,比如:智能手机、平板电脑、MP3播放器(Moving Picture Experts Group Audio Layer III,动态影像专家压缩标准音频层面3)、MP4(Moving Picture Experts Group Audio Layer IV,动态影像专家压缩标准音频层面4)播放器。计算机设备1600还可能被称为用户设备、便携式终端等其他名称。
通常,计算机设备1600包括有:处理器1601和存储器1602,该处理器1601与上述实施例提供的触觉传感器相连接。
处理器1601可以包括一个或多个处理核心,比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器1601可以采用DSP(Digital Signal Processing,数字信号处理)、FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array,可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1601也可以包括主处理器和协处理器,主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器,也称CPU(Central ProcessingUnit,中央处理器);协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中,处理器1601可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit,图像处理器),GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中,处理器1601还可以包括AI(Artificial Intelligence,人工智能)处理器,该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器1602可以包括一个或多个计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质可以是有形的和非暂态的。存储器1602还可包括高速随机存取存储器,以及非易失性存储器,比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中,存储器1602中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令,该至少一个指令用于被处理器1601所执行以实现本申请中提供的触碰事件的检测方法。
在一些实施例中,计算机设备1600还可选包括有:外围设备接口1603和至少一个外围设备。具体地,外围设备包括:射频电路1604、触摸显示屏1605、摄像头1606、音频电路1607、定位组件1608和电源1609中的至少一种。
外围设备接口1603可被用于将I/O(Input/Output,输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器1601和存储器1602。在一些实施例中,处理器1601、存储器1602和外围设备接口1603被集成在同一芯片或电路板上;在一些其他实施例中,处理器1601、存储器1602和外围设备接口1603中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现,本实施例对此不加以限定。
射频电路1604用于接收和发射RF(Radio Frequency,射频)信号,也称电磁信号。射频电路1604通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路1604将电信号转换为电磁信号进行发送,或者,将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地,射频电路1604包括:天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路1604可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于:万维网、城域网、内联网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity,无线保真)网络。在一些实施例中,射频电路1604还可以包括NFC(Near Field Communication,近距离无线通信)有关的电路,本申请对此不加以限定。
触摸显示屏1605用于显示UI(User Interface,用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。触摸显示屏1605还具有采集在触摸显示屏1605的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器1601进行处理。触摸显示屏1605用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘,也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中,触摸显示屏1605可以为一个,设置计算机设备1600的前面板;在另一些实施例中,触摸显示屏1605可以为至少两个,分别设置在计算机设备1600的不同表面或呈折叠设计;在再一些实施例中,触摸显示屏1605可以是柔性显示屏,设置在计算机设备1600的弯曲表面上或折叠面上。甚至,触摸显示屏1605还可以设置成非矩形的不规则图形,也即异形屏。触摸显示屏1605可以采用LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)、OLED(OrganicLight-Emitting Diode,有机发光二极管)等材质制备。
摄像头组件1606用于采集图像或视频。可选地,摄像头组件1606包括前置摄像头和后置摄像头。通常,前置摄像头用于实现视频通话或自拍,后置摄像头用于实现照片或视频的拍摄。在一些实施例中,后置摄像头为至少两个,分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头中的任意一种,以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能,主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality,虚拟现实)拍摄功能。在一些实施例中,摄像头组件1606还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯,也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合,可以用于不同色温下的光线补偿。
音频电路1607用于提供用户和计算机设备1600之间的音频接口。音频电路1607可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声波,并将声波转换为电信号输入至处理器1601进行处理,或者输入至射频电路1604以实现语音通信。出于立体声采集或降噪的目的,麦克风可以为多个,分别设置在计算机设备1600的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦克风。扬声器则用于将来自处理器1601或射频电路1604的电信号转换为声波。扬声器可以是传统的薄膜扬声器,也可以是压电陶瓷扬声器。当扬声器是压电陶瓷扬声器时,不仅可以将电信号转换为人类可听见的声波,也可以将电信号转换为人类听不见的声波以进行测距等用途。在一些实施例中,音频电路1607还可以包括耳机插孔。
定位组件1608用于定位计算机设备1600的当前地理位置,以实现导航或LBS(Location Based Service,基于位置的服务)。定位组件1608可以是基于美国的GPS(Global Positioning System,全球定位系统)、中国的北斗系统或俄罗斯的伽利略系统的定位组件。
电源1609用于为计算机设备1600中的各个组件进行供电。电源1609可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源1609包括可充电电池时,该可充电电池可以是有线充电电池或无线充电电池。有线充电电池是通过有线线路充电的电池,无线充电电池是通过无线线圈充电的电池。该可充电电池还可以用于支持快充技术。
在一些实施例中,计算机设备1600还包括有一个或多个传感器1610。该一个或多个传感器1610包括但不限于:加速度传感器1611陀螺仪传感器1612、压力传感器1613、指纹传感器1614、光学传感器1615以及接近传感器1616。
加速度传感器1611以检测以计算机设备1600建立的坐标系的三个坐标轴上的加速度大小。比如,加速度传感器1611以用于检测重力加速度在三个坐标轴上的分量。处理器1601可以根据加速度传感器1611集的重力加速度信号,控制触摸显示屏1605以横向视图或纵向视图进行用户界面的显示。加速度传感器1611可以用于游戏或者用户的运动数据的采集。
陀螺仪传感器1612可以检测计算机设备1600的机体方向及转动角度,陀螺仪传感器1612可以与加速度传感器1611同采集用户对计算机设备1600的3D动作。处理器1601根据陀螺仪传感器1612采集的数据,可以实现如下功能:动作感应(比如根据用户的倾斜操作来改变UI)、拍摄时的图像稳定、游戏控制以及惯性导航。
压力传感器1613可以设置在计算机设备1600的侧边框和/或触摸显示屏1605的下层。当压力传感器1613设置在计算机设备1600的侧边框时,可以检测用户对计算机设备1600的握持信号,根据该握持信号进行左右手识别或快捷操作。当压力传感器1613设置在触摸显示屏1605的下层时,可以根据用户对触摸显示屏1605的压力操作,实现对UI界面上的可操作性控件进行控制。可操作性控件包括按钮控件、滚动条控件、图标控件、菜单控件中的至少一种。
指纹传感器1614用于采集用户的指纹,以根据采集到的指纹识别用户的身份。在识别出用户的身份为可信身份时,由处理器1601授权该用户执行相关的敏感操作,该敏感操作包括解锁屏幕、查看加密信息、下载软件、支付及更改设置等。指纹传感器1614可以被设置计算机设备1600的正面、背面或侧面。当计算机设备1600上设置有物理按键或厂商Logo时,指纹传感器1614可以与物理按键或厂商Logo集成在一起。
光学传感器1615用于采集环境光强度。在一个实施例中,处理器1601可以根据光学传感器1615采集的环境光强度,控制触摸显示屏1605的显示亮度。具体地,当环境光强度较高时,调高触摸显示屏1605的显示亮度;当环境光强度较低时,调低触摸显示屏1605的显示亮度。在另一个实施例中,处理器1601还可以根据光学传感器1615采集的环境光强度,动态调整摄像头组件1606的拍摄参数。
接近传感器1616,也称距离传感器,通常设置在计算机设备1600的正面。接近传感器1616用于采集用户与计算机设备1600的正面之间的距离。在一个实施例中,当接近传感器1616检测到用户与计算机设备1600的正面之间的距离逐渐变小时,由处理器1601控制触摸显示屏1605从亮屏状态切换为息屏状态;当接近传感器1616检测到用户与计算机设备1600的正面之间的距离逐渐变大时,由处理器1601控制触摸显示屏1605从息屏状态切换为亮屏状态。
本领域技术人员可以理解,图16中示出的结构并不构成对计算机设备1600的限定,可以包括比图示更多或更少的组件,或者组合某些组件,或者采用不同的组件布置。
应当理解的是,在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的可选实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种触觉传感器,其特征在于,所述触觉传感器包括:第一柔性封装薄膜、至少一层柔性介电层薄膜和第二柔性封装薄膜;
所述第一封柔性装薄膜上有第一电极图案;所述第二柔性封装薄膜上有第二电极图案;
所述柔性介电层薄膜在所述第一柔性封装薄膜和所述柔性第二封装薄膜之间,所述柔性介电层薄膜是具有表面结构的薄膜;
所述第一电极图案与所述第二电极图案垂直叠放,所述第一柔性封装薄膜和所述第二柔性封装薄膜封装所述柔性介电层薄膜,所述第一电极图案中电极的位置与所述第二电极图案中电极的位置一一对应。
2.根据权利要求1所述的触觉传感器,其特征在于,
所述第一电极图案包括第一电极阵列,所述第一电极阵列包括m1×n1个电极,所述电极串联成m1列,m1和n1均为正整数;
所述第二电极图案包括第二电极阵列,所述第二电极阵列包括m2×n2个电极,所述电极串联成m2列,m2和n2均为正整数。
3.根据权利要求1所述的触觉传感器,其特征在于,
所述第一电极图案包括第一电极阵列,所述第一电极阵列是m3×n3个呈散点状的电极,m3和n3均为正整数;
所述第二电极图案包括第二电极阵列,所述第二电极阵列是m4×n4个呈散点状的电极,m4和n4均为正整数;
所述第一电极阵列中的每个电极有一一对应的引脚;
所述第二电极阵列中的每个电极有一一对应的引脚。
4.根据权利要求1所述的触觉传感器,其特征在于,
所述第一电极图案包括金属材料,所述金属材料印刷在所述第一柔性封装薄膜上;
或,
所述第一电极图案包括银纳米线材料,所述银纳米线材料喷涂在所述第一柔性封装薄膜上;
或,
所述第一电极图案包括所述金属材料,所述金属材料蒸镀在所述第一柔性封装薄膜上。
5.根据权利要求1所述的触觉传感器,其特征在于,
所述第二电极图案包括金属材料,所述金属材料印刷在所述第二柔性封装薄膜上;
或,
所述第二电极图案包括银纳米线材料,所述银纳米线材料喷涂在所述第二柔性封装薄膜上;
或,
所述第二电极图案包括所述金属材料,所述金属材料蒸镀在所述第二柔性封装薄膜上。
6.根据权利要求1至5任一所述的触觉传感器,其特征在于,
所述第一封柔性装薄膜包括热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜中的至少一种;
所述第二柔性封装薄膜包括所述热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜和所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜中的至少一种;
所述柔性介电层薄膜包括聚二甲基硅氧烷薄膜。
7.根据权利要求1所述的触觉传感器,其特征在于,所述柔性介电层薄膜包括具有表面微结构的薄膜和多孔泡沫结构的薄膜中的至少一种。
8.根据权利要求3所述的触觉传感器,其特征在于,
所述第一电极图案和所述第二电极图案包括所述引脚,所述引脚与处理器连接。
9.一种触觉传感器的制备方法,其特征在于,所述方法用于制备如权利要求1至8任一所述的触觉传感器,所述方法包括:
在所述第一柔性封装薄膜上制备所述第一电极图案,在所述第二柔性封装薄膜上制备所述第二电极图案;
在所述柔性介电层薄膜上制备表面结构;
将所述柔性介电层薄膜放置在所述第一柔性封装薄膜中的上方,将所述第二柔性封装薄膜放置在所述柔性介电层薄膜的上方,封装所述柔性介电层薄膜,所述第一电极图案与所述第二电极图案垂直叠放,所述第一电极图案中电极的位置与所述第二电极图案中电极的位置一一对应。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述在所述第一柔性封装薄膜上制备所述第一电极图案,包括:
在热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜上按照印刷板印刷所述第一电极图案,所述印刷板是具有所述第一电极图案的模版;
或,
在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上按照掩模版喷涂银纳米线材料,所述掩模版是具有所述第一电极图案的模版;
或,
在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上按照掩模版蒸镀金属薄膜,所述金属薄膜是具有所述第一电极图案的薄膜。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述在所述第二柔性封装薄膜上制备所述第二电极图案,包括:
在热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜上按照印刷板印刷所述第二电极图案,所述印刷板是具有所述第二电极图案的模版;
或,
在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上按照掩模版喷涂银纳米线材料,所述掩模版是具有所述第二电极图案的模版;
或,
在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上按照掩模版蒸镀金属薄膜,所述金属薄膜是具有所述第二电极图案的薄膜。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述在所述柔性介电层薄膜上制备表面结构,包括:
将聚二甲基硅氧烷的基液与固化剂按照比例混合;
将混合后的液体倒在微结构模板上;
响应于所述混合后的液体凝固后,得到具有表面微结构的所述柔性介电层薄膜。
13.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述封装所述柔性介电层薄膜,包括:
将所述第一柔性封装薄膜与所述第二柔性封装薄膜进行粘附,粘附后的所述第一柔性封装薄膜与所述第二柔性封装薄膜之间的空间用于容纳所述柔性介电层薄膜。
14.一种触碰事件的检测方法,其特征在于,所述方法应用于如权利要求1至8任一所述的触觉传感器中,所述触觉传感器与处理器相连,所述方法包括:
获取所述触觉传感器上报的第i时刻对应的第一电容和所述触觉传感器上报的第i+1时刻对应的第二电容,i>0;
根据所述第一电容和所述第二电容计算电容变化值;
根据所述电容变化值与对应关系计算得到所述触碰事件的压力值,所述对应关系是所述电容变化值与所述压力值之间的对应关系。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取所述柔性封装薄膜上的触碰区域,所述触碰区域是所述柔性封装薄膜上受到外力时产生变形的区域;
获取所述触碰区域的压力值分布状态;
根据所述触碰区域的压力值分布状态计算得到所述触碰事件的压力位置。
16.一种触碰事件的检测装置,其特征在于,所述装置与触觉传感器相连,所述装置包括:
获取模块,用于获取所述触觉传感器上报的第i时刻对应的第一电容和所述触觉传感器上报的第i+1时刻对应的第二电容,i>0;
计算模块,用于根据所述第一电容和所述第二电容计算电容变化值;
所述计算模块,用于根据所述电容变化值与对应关系计算得到所述触碰事件的压力值,所述对应关系是所述电容变化值与所述压力值之间的对应关系。
17.一种智能机器人,其特征在于,所述智能机器人表面预设位置处贴附有如权利要求1至8任一所述的触觉传感器。
18.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质连接有如权利要求1至8任一所述的触觉传感器,所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如权利要求14或15任一所述的触碰事件的检测方法。
19.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括处理器和存储器,所述处理器连接有如权利要求1至8任一所述的触觉传感器,所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求14或15任一所述的触碰事件的检测方法。
CN202010081791.0A 2020-02-06 2020-02-06 触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人 Active CN111238694B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010081791.0A CN111238694B (zh) 2020-02-06 2020-02-06 触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010081791.0A CN111238694B (zh) 2020-02-06 2020-02-06 触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111238694A true CN111238694A (zh) 2020-06-05
CN111238694B CN111238694B (zh) 2022-07-12

Family

ID=70874885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010081791.0A Active CN111238694B (zh) 2020-02-06 2020-02-06 触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111238694B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111562038A (zh) * 2020-06-16 2020-08-21 厦门大学 一种柔性电容式压力传感器和柔性电容式压力阵列传感器
CN111707715A (zh) * 2020-07-21 2020-09-25 艾感科技(广东)有限公司 一种三维纳米管气体传感器阵列及其封装方法
CN112284579A (zh) * 2020-09-30 2021-01-29 济南大学 基于生物薄膜的自供电柔性压阻式压力传感器及其制备方法与应用
CN113483930A (zh) * 2021-06-28 2021-10-08 北京京东乾石科技有限公司 碰撞检测装置、分体式配送机器人和碰撞检测方法
CN114486008A (zh) * 2022-01-26 2022-05-13 中国电子科技集团公司第七研究所 柔性微带线、反向散射触觉感知系统及其测量方法
CN115752817A (zh) * 2022-11-15 2023-03-07 宁波韧和科技有限公司 电容式压力阵列传感器、其制备方法以及智能床垫
CN117073728A (zh) * 2023-10-17 2023-11-17 天津易泰炬业科技有限公司 一种柔性电容式触觉传感器

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100162832A1 (en) * 2007-02-23 2010-07-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Shear force and pressure measurement in wearable textiles
CN101814606A (zh) * 2010-04-01 2010-08-25 江苏工业学院 水基流延制备熔融碳酸盐燃料电池NiO阴极材料的方法
CN102339761A (zh) * 2010-07-14 2012-02-01 欣兴电子股份有限公司 封装结构的制作方法
JP2012251896A (ja) * 2011-06-03 2012-12-20 Tokai Rubber Ind Ltd 柔軟電極構造、および柔軟電極構造を有する電極を備えるトランスデューサ
CN103294275A (zh) * 2013-06-04 2013-09-11 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种非接触式柔性控制器及其制备方法
CN105865667A (zh) * 2016-05-19 2016-08-17 北京印刷学院 基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器及其制备方法
CN105938408A (zh) * 2015-03-04 2016-09-14 崇实大学校产学协力团 多模式传感器及其制造方法
CN106293251A (zh) * 2016-09-12 2017-01-04 汕头超声显示器技术有限公司 一种力学感应装置及其制造方法
CN107101754A (zh) * 2017-03-16 2017-08-29 清华大学 具有多孔石墨烯泡沫结构的压力传感器及其制备方法
CN107290082A (zh) * 2016-04-11 2017-10-24 刘垚 一种电容式触觉传感器
US20170315165A1 (en) * 2015-07-31 2017-11-02 Sumitomo Riko Company Limited Capacitive sensor, sensor sheet, and method for manufacturing capacitive sensor
US20180243924A1 (en) * 2015-09-08 2018-08-30 The Regents Of The University Of California Tactile sensors and methods of fabricating tactile sensors
CN108827501A (zh) * 2018-07-18 2018-11-16 南方科技大学 一种触觉触感器及其制备方法
CN109520646A (zh) * 2018-11-27 2019-03-26 安徽大学 基于三维多孔微结构复合介质层的高灵敏度电容式柔性触觉传感器及其制作方法
CN110132461A (zh) * 2019-04-19 2019-08-16 浙江大学 一种基于多孔结构的可更换式柔性传感装置
CN110387061A (zh) * 2019-07-26 2019-10-29 北京化工大学 一种中空结构的MXene-PDMS复合泡沫及其制备方法和应用
CN110455443A (zh) * 2019-08-23 2019-11-15 北京航空航天大学 一种采用银纳米线柔性电极制备的柔性电容传感器及其制备方法

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100162832A1 (en) * 2007-02-23 2010-07-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Shear force and pressure measurement in wearable textiles
CN101814606A (zh) * 2010-04-01 2010-08-25 江苏工业学院 水基流延制备熔融碳酸盐燃料电池NiO阴极材料的方法
CN102339761A (zh) * 2010-07-14 2012-02-01 欣兴电子股份有限公司 封装结构的制作方法
JP2012251896A (ja) * 2011-06-03 2012-12-20 Tokai Rubber Ind Ltd 柔軟電極構造、および柔軟電極構造を有する電極を備えるトランスデューサ
CN103294275A (zh) * 2013-06-04 2013-09-11 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种非接触式柔性控制器及其制备方法
CN105938408A (zh) * 2015-03-04 2016-09-14 崇实大学校产学协力团 多模式传感器及其制造方法
US20170315165A1 (en) * 2015-07-31 2017-11-02 Sumitomo Riko Company Limited Capacitive sensor, sensor sheet, and method for manufacturing capacitive sensor
US20180243924A1 (en) * 2015-09-08 2018-08-30 The Regents Of The University Of California Tactile sensors and methods of fabricating tactile sensors
CN107290082A (zh) * 2016-04-11 2017-10-24 刘垚 一种电容式触觉传感器
CN105865667A (zh) * 2016-05-19 2016-08-17 北京印刷学院 基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器及其制备方法
CN106293251A (zh) * 2016-09-12 2017-01-04 汕头超声显示器技术有限公司 一种力学感应装置及其制造方法
CN107101754A (zh) * 2017-03-16 2017-08-29 清华大学 具有多孔石墨烯泡沫结构的压力传感器及其制备方法
CN108827501A (zh) * 2018-07-18 2018-11-16 南方科技大学 一种触觉触感器及其制备方法
CN109520646A (zh) * 2018-11-27 2019-03-26 安徽大学 基于三维多孔微结构复合介质层的高灵敏度电容式柔性触觉传感器及其制作方法
CN110132461A (zh) * 2019-04-19 2019-08-16 浙江大学 一种基于多孔结构的可更换式柔性传感装置
CN110387061A (zh) * 2019-07-26 2019-10-29 北京化工大学 一种中空结构的MXene-PDMS复合泡沫及其制备方法和应用
CN110455443A (zh) * 2019-08-23 2019-11-15 北京航空航天大学 一种采用银纳米线柔性电极制备的柔性电容传感器及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
R.SCHWODIAUER 等: "Flexible Touch- and Pressure Sensitive Piezo Elastomer StretchSensor for Simple Surface Position Detection", 《2008 13TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTRETS》 *
王杰 等: "纳米纤维膜基柔性压力传感器的优化设计制备", 《纺织学报》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111562038A (zh) * 2020-06-16 2020-08-21 厦门大学 一种柔性电容式压力传感器和柔性电容式压力阵列传感器
CN111707715A (zh) * 2020-07-21 2020-09-25 艾感科技(广东)有限公司 一种三维纳米管气体传感器阵列及其封装方法
CN111707715B (zh) * 2020-07-21 2023-09-05 艾感科技(广东)有限公司 一种三维纳米管气体传感器阵列及其封装方法
CN112284579A (zh) * 2020-09-30 2021-01-29 济南大学 基于生物薄膜的自供电柔性压阻式压力传感器及其制备方法与应用
CN112284579B (zh) * 2020-09-30 2021-11-16 济南大学 基于生物薄膜的自供电柔性压阻式压力传感器及其制备方法与应用
CN113483930A (zh) * 2021-06-28 2021-10-08 北京京东乾石科技有限公司 碰撞检测装置、分体式配送机器人和碰撞检测方法
CN113483930B (zh) * 2021-06-28 2023-08-04 北京京东乾石科技有限公司 碰撞检测装置、分体式配送机器人和碰撞检测方法
CN114486008A (zh) * 2022-01-26 2022-05-13 中国电子科技集团公司第七研究所 柔性微带线、反向散射触觉感知系统及其测量方法
CN114486008B (zh) * 2022-01-26 2023-08-04 中国电子科技集团公司第七研究所 柔性微带线、反向散射触觉感知系统及其测量方法
CN115752817A (zh) * 2022-11-15 2023-03-07 宁波韧和科技有限公司 电容式压力阵列传感器、其制备方法以及智能床垫
CN117073728A (zh) * 2023-10-17 2023-11-17 天津易泰炬业科技有限公司 一种柔性电容式触觉传感器
CN117073728B (zh) * 2023-10-17 2024-01-23 天津易泰炬业科技有限公司 一种柔性电容式触觉传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN111238694B (zh) 2022-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111238694B (zh) 触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人
CN206147524U (zh) 可穿戴电子设备
CN105992991B (zh) 低外形指点杆
US20190073077A1 (en) Portable terminal including touch pressure detector on side thereof
CN205068296U (zh) 电子设备和便携式电子设备
EP3196752B1 (en) Capacitive touch panel device, corresponding touch input detection method and computer program product
KR102268788B1 (ko) 측면에 압력센서 및 터치센서를 구비한 휴대용 단말기
CN105992992B (zh) 低外形指点杆
CN110806223B (zh) 柔性传感系统、接近传感方法、装置、智能机器人及设备
US9298324B1 (en) Capacitive touch with tactile feedback
KR20200076351A (ko) 디스플레이의 복수의 영역들 간 인터랙팅을 위한 방법 및 전자 장치
US20140340336A1 (en) Portable terminal and method for controlling touch screen and system thereof
CN108764530B (zh) 油井抽油机的工作参数配置方法及装置
CN112612405B (zh) 窗口显示方法、装置、设备及计算机可读存储介质
CN109076112A (zh) 便携电子设备、便携电子设备控制方法以及便携电子设备控制程序
EP3785101B1 (en) Pressure sensor device formed in board and electronic device including the same
CN111860064B (zh) 基于视频的目标检测方法、装置、设备及存储介质
KR20190027801A (ko) 측면에 터치 압력 감지부를 구비한 휴대용 단말기
CN113537430B (zh) 信标、信标生成方法、信标生成装置和设备
CN112052153B (zh) 产品版本测试方法及装置
US11301046B2 (en) Electronic apparatus, information processing device, and information processing method
CN111859549A (zh) 单一配置整车重量与重心信息的确定方法及相关设备
CN112836714B (zh) 一种智能模型的训练方法及装置
CN113689484B (zh) 深度信息的确定方法、装置、终端及存储介质
CN116124199A (zh) 触觉传感器、触碰事件的检测方法、感知设备及机器人

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
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40024108

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant