CN116795154A - 仿真皮肤结构、仿真皮肤温度控制系统及仿真机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种仿真皮肤结构、仿真皮肤温度控制系统及仿真机器人，属于机器人制造技术领域。其中，仿真皮肤结构包括：仿真皮肤表层以及位于仿真皮肤表层下方且与所述仿真皮肤表层接触的液体循环流道，所述液体循环流道包括用于与供液装置相连通的液体输入口和液体输出口。其中，所述供液装置分别通过所述液体输入口和所述液体输出口向所述液体循环流道内供应流动液体，以对所述仿真皮肤表层的温度进行控制。如此，本申请通过在仿真皮肤表层下方设置液体循环流道，实现对仿真皮肤表层各个部分的均匀控温，提高了仿真度，增强了用户体验感。

Description

仿真皮肤结构、仿真皮肤温度控制系统及仿真机器人

技术领域

本申请涉及机器人制造技术领域，尤其是涉及一种仿真皮肤结构、仿真皮肤温度控制系统及仿真机器人。

背景技术

仿真机器人是一种能够模拟人类行为和外貌的机器人，它们通常由多个机械和电子部件组成，能够进行各种任务和活动，可广泛应用于医疗、工业、教育、军事等多个领域。由于皮肤是人类身体最大的器官之一，具有非常重要的功能和特征。

目前，为了使得仿真机器人更为逼真，在仿真机器人上常常会应用到仿真皮肤，例如，可以使用硅胶模拟人体皮肤，以使得仿真机器人能够更加自然真实地与人类进行交互和合作，提高机器人的逼真度和可信度。然而，现有的仿真机器人大多没有设置皮肤温度，使得用户对机器人产生冷若冰霜的感受，导致用户体验感较差。即使在一些应用中，可以采用传统的加热部件对仿真皮肤进行表面加热，但由于人体皮肤异形面较多，容易加热不均匀，导致在皮肤温度控制上很难实现均匀控温，常常会发生皮肤各部位冷热不均的情况，从而使得仿真度下降，影响用户体验感。

发明内容

为了提高仿真度，本申请提供了一种仿真皮肤结构、仿真皮肤温度控制系统及仿真机器人。

第一方面，本申请提供一种仿真皮肤结构，采用如下的技术方案：

一种仿真皮肤结构，包括：仿真皮肤表层以及位于仿真皮肤表层下方且与所述仿真皮肤表层接触的液体循环流道，所述液体循环流道包括用于与供液装置相连通的液体输入口和液体输出口；其中，所述供液装置分别通过所述液体输入口和所述液体输出口向所述液体循环流道内供应流动液体，以对所述仿真皮肤表层的温度进行控制。

通过采用上述技术方案，利用供液装置向液体循环流道内供应流动液体，通过液体循环流道与仿真皮肤表层接触以进行温度传递，使得仿真皮肤表层的温度与循环液体温度尽可能一致，从而通过在仿真皮肤表层下方设置液体循环流道，实现对仿真皮肤表层各个部分的均匀控温，提高了仿真度，增强了用户体验感。

可选的，所述仿真皮肤结构包括层叠的至少两层高分子材料膜层，任意两层所述高分子材料膜层之间形成具有所述液体输入口和所述液体输出口的所述液体循环流道。

可选的，所述至少两层高分子材料膜层包括第一高分子材料膜层和第二高分子材料膜层，所述第一高分子材料膜层和所述第二高分子材料膜层在多个不同位置相互粘接，未粘接的部分彼此连通形成供液体流动的第一液体循环流道；

优选地，所述至少两层高分子材料膜层还包括第三高分子材料膜层，所述第二高分子材料膜层和所述第三高分子材料膜层之间形成供液体流动的第二液体循环流道；所述第一液体循环流道至少部分经过所述第二高分子材料膜层和所述第三高分子材料膜层之间未粘接的部分，所述第二液体循环流道至少部分经过所述第一高分子材料膜层和所述第二高分子材料膜层之间未粘接的部分。

通过采用上述技术方案，可以使得机器仿真皮肤结构的皮肤表层能够更大面积地与液体循环流道进行接触，增强了仿真皮肤表层的受热均匀度，进而提高了温度控制的精度。

可选的，所述液体循环流道包括绕设于仿真皮肤表层下方的硅胶管，所述硅胶管的两端分别为与供液装置相连通的所述液体输入口以及所述液体输出口，所述硅胶管与所述仿真皮肤表层相互紧密贴合。

第二方面，本申请提供一种仿真皮肤温度控制系统，采用如下的技术方案：

一种仿真皮肤温度控制系统，包括与第一方面所述的仿真皮肤结构连接的供液装置，所述供液装置用于向所述仿真皮肤结构的所述液体循环流道中输送预设温度的液体。

通过采用上述技术方案，使得预设温度的液体能够在液体循环流道中持续流动，实现了对仿真皮肤结构进行均匀控温的效果。

可选的，所述供液装置包括储液容器和输液组件，所述储液容器用于储存向所述仿真皮肤结构内输入的预设温度的液体，所述输液组件包括液体输送管道、液体回流管道、第一水泵和第二水泵，所述液体输送管道的一端与所述液体输入口相连通、另一端与所述第一水泵相连通，所述液体回流管道的一端与所述液体输出口连接、另一端与所述第二水泵连接，所述第一水泵用于将所述储液容器中的液体输送至所述液体循环流道中，所述第二水泵用于将所述液体循环流道中的液体抽回至所述储液容器中。

通过采用上述技术方案，利用输液组件将液体循环流道中的液体抽回至储液容器中，再将储液容器中的液体输送至液体循环流道中，使得液体能够在液体循环流道以及储液容器中进行循环流动，提高了液体对仿真皮肤结构的温度调节能力。

可选的，所述温度控制系统还包括温度传感器和温度调节组件，所述温度传感器设置在储液容器内，所述温度传感器用于对所述储液容器中的液体温度进行检测并输出温度检测信号，所述温度调节组件用于根据所述温度检测信号并将所述储液容器中的液体调节至预设温度。

通过采用上述技术方案，当检测到储液容器内的液体温度低于或高于预设温度时，可利用温度调节组件对储液容器内的液体进行加热或制冷，以使得储液容器中的液体温度达到预设温度，从而实现仿真皮肤表层的恒温效果。

可选的，所述温度调节组件包括贴附于所述储液容器上的半导体制冷片以及与所述半导体制冷片连接的电源管理芯片，所述电源管理芯片连接于所述温度传感器，所述电源管理芯片用于根据所述温度检测信号向所述半导体制冷片供应电流，以驱动所述半导体制冷片对所述储液容器中的液体进行加热或制冷；

优选地，所述温度控制系统还包括贴附于所述半导体制冷片远离所述储液容器一侧的散热片，所述半导体制冷片的相对两侧分别通过导热硅胶与所述储液容器以及所述散热片贴附；

优选地，所述温度控制系统还包括散热风扇，所述散热风扇设置在所述散热片远离半导体制冷片的一侧。

通过采用上述技术方案，利用加热或制冷的方式，可使得储液容器中的液体温度达到预设温度，温度传感器在检测储液容器中的液体温度达到预设温度后，电源管理芯片即可控制半导体制冷片停止进行加热或制冷，从而使得储液容器中的液体温度始终保持在预设温度，即可实现仿真皮肤表层的恒温效果。

另外，设置散热片可将半导体制冷片的散热面积增大，以提高半导体制冷片的散热效率，尤其是半导体制冷片靠近储液容器的一侧在对储液容器内的液体进行制冷时，另一侧即会产生较高的热量，利用散热片对该发热的一侧进行散热，从而对半导体制冷片的温度进行平衡，能够保持半导体制冷片的温度在可控范围内，延长其使用寿命。利用散热风扇可通过自然对流或强制对流的方式，将周围空气引入到半导体制冷片和散热片之间，以加速热量的传递和散热，进一步提高了半导体制冷片的散热效率。

可选的，还包括仿真脉搏控制组件，所述仿真脉搏控制组件包括控制器、设置在所述液体输送管道上的第一控制阀以及设置在所述液体回流管道上的第二控制阀，所述控制器用于根据预设规则对所述第一控制阀和所述第二控制阀的开关状态进行控制，以使所述液体循环流道中的液体压力在不同的压力状态下进行变化；

优选地，所述控制器用于根据预设规则对所述第一控制阀和所述第二控制阀的开关状态进行控制，以使所述液体循环流道中的液体压力在不同的压力状态下进行变化，具体包括：

步骤a，在第一时刻t1，打开所述第一控制阀，关闭所述第二控制阀，使所述液体循环流道中的液体压力处于第一压力状态；

步骤b，在第二时刻t2，打开所述第二控制阀，关闭所述第一控制阀，使所述液体循环流道中的液体压力处于第二压力状态中；其中，所述第二压力状态下对应的液体压力小于所述第一压力状态下对应的液体压力；

重复执行步骤a和b，使所述液体循环流道中的液体压力在所述第一压力状态和所述第二压力状态下进行切换。

通过采用上述技术方案，当第一控制阀打开，第二控制阀关闭时，液体在循环流道中的压力会逐渐升高，模拟了脉搏跳动中动脉内血液压力的变化；当第二控制阀打开，第一控制阀关闭时，液体在循环流道中的压力会逐渐降低，模拟了脉搏跳动中动脉内血液压力下降的过程；重复执行这个过程，从而能够使得外部呈现连续的脉搏跳动效果，提高了机器人的仿真度。

第三方面，本申请提供一种仿真机器人，采用如下的技术方案：

一种仿真机器人，包括第一方面所述的仿真皮肤结构和第二方面所述的仿真皮肤温度控制系统。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：利用供液装置向液体循环流道内供应流动液体，通过液体循环流道与仿真皮肤表层接触以进行温度传递，使得仿真皮肤表层的温度与循环液体温度尽可能一致，从而实现仿真皮肤表层的各个部分的均匀控温，提高了仿真度，增强了用户体验感。

附图说明

图1是本申请其中一个实施例的仿真皮肤结构与供液装置的连接示意图。

图2是本申请其中一个实施例的仿真皮肤结构的结构示意图。

图3是本申请又一实施例的仿真皮肤结构的结构示意图。

图4是本申请其中一个实施例的仿真皮肤结构的爆炸示意图。

图5是本申请另一个实施例的仿真皮肤结构的爆炸示意图。

图6是本申请再一个实施例的仿真皮肤结构的爆炸示意图。

图7是本申请其中一个实施例的仿真皮肤温度控制系统的结构示意图。

附图标记说明：1、仿真皮肤结构；11、仿真皮肤表层；111、液体循环流道；12、第一高分子材料膜层；121、热压点；122、热压条；13、第二高分子材料膜层；14、第三高分子材料膜层；15、仿真皮肤上夹层；16、仿真皮肤下夹层；2、液体输入口；3、液体输出口；4、硅胶管；5、供液装置；51、储液容器；52、输液组件；521、液体输送管道；522、液体回流管道；523、第一水泵；524、第二水泵；53、温度传感器；6、温度调节组件；61、半导体制冷片；611、导热硅胶；62、电源管理芯片；7、散热片；8、散热风扇；9、仿真脉搏控制组件；91、控制器；92、第一控制阀；93、第二控制阀。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-7及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

基于前述背景技术中所提及的问题，目前，一些仿真机器人在设置皮肤温度时，通常用传统的加热部件（如电热碳膜、石墨烯发热膜、电发热块等）进行表面加热。由于人体皮肤异形面较多，特别是指头、耳朵等，容易出现加热不均匀、各位置温度不能精确检测和控制、且需较大数量的检测温度和控制温度单元的问题，大大增加了设计复杂度。因此在实际应用中，很少有生产厂家对机器人的皮肤体温进行设置。此外，即使有些机器人产品的皮肤有温度控制，但也是比较粗糙的控制，常常会发生各部位冷热不均，温度过高或过低的情况，并且，现有机器人中安装的电子部件在工作时也会存在发热情况，同样会造成机器人局部位置温度高、整体温度不一致的情况，影响用户体验感。

为解决上述技术问题，本申请实施例创新性地提供一种仿真皮肤结构，下面结合附图进行介绍。

参照图1所示，是本申请实施例提供的一种仿真皮肤结构的应用场景示意图，本实施例中，仿真皮肤结构1包括仿真皮肤表层11以及位于仿真皮肤表层11下方且与仿真皮肤表层11接触的液体循环流道111，液体循环流道111包括用于与供液装置5相连通的液体输入口2和液体输出口3，供液装置5分别通过液体输入口2和液体输出口3向液体循环流道111内供应流动液体，以对仿真皮肤表层11的温度进行控制；其中，液体可选用纯净水、丙二醇水溶液等等。

参照图2所示，是本申请一实施例提供的仿真皮肤结构1的结构示意图，作为仿真皮肤结构1的一种实施方式，仿真皮肤结构1包括层叠的至少两层高分子材料膜层，任意两层高分子材料膜层之间形成具有液体输入口2和液体输出口3的液体循环流道111。

其中，高分子材料膜层可以是以高分子化合物为基材制成的薄膜材料，具有可塑性、耐腐蚀性、透明性、柔软性和化学稳定性等特点。在本申请的一个可替代实施例中，高分子材料膜层可选用热塑性聚氨酯膜（TPU膜），具有柔软性、耐磨性、抗划伤性、耐候性和耐化学性等特点，在制作防水、防潮、透气、阻燃、环保等功能膜层方面有着广泛的应用前景。另外，在其它实施例中，高分子材料膜层还可选用聚酰亚胺膜（PI膜）、聚醚酮膜（PEEK膜）、聚四氟乙烯膜（PTFE膜）、聚酯膜（PET膜）等等，本申请实施例对此不作限定。

参照图2所示，在本申请的其中一个实施例中，至少两层高分子材料膜层可以包括第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13，第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13在多个不同位置相互粘接，未粘接的部分彼此连通形成供液体流动的液体循环流道111。

参照图3所示，是本申请另一实施例提供的仿真皮肤结构1的示意图，在本申请的另一个实施例中，至少两层高分子材料膜层包括第一高分子材料膜层12、第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14，第一高分子材料膜层12、第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14相邻之间在多个不同位置相互粘接，未粘接的部分彼此连通形成供液体流动的液体循环流道111。在本实施例中，第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13之间未粘接的部分形成具有液体输入口2和液体输出口3的第一液体循环流道，第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14之间未粘接的部分形成具有液体输入口2和液体输出口3的第二液体循环流道。作为一个优选的示例，为了使得仿真皮肤结构1的温度控制更为精确、更接近真人的真实情况，第一液体循环流道和第二液体循环流道在同一平面的正投影至少部分不重合。较佳地，第一液体循环流道至少部分经过第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14之间未粘接的部分，第二液体循环流道至少部分经过第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13之间未粘接的部分。如此，可以使得机器仿真皮肤结构1的皮肤表层能够更大面积地与液体循环流道111进行接触，进而提高温度控制的精度。

结合参照图2和图3，作为上述实施例中第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13相互粘接的其中一种实施方式，第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13可通过热压塑封的方式将相对膜面的多个位置进行粘接。其中，热压塑封的方式可以是将第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13放置于一个平面的工作表面上，然后使用热封条或热压头施加热和压力，将两个膜层之间的多个不同位置进行密封粘接，同时未粘接的部分彼此连通形成供液体流动的液体循环流道111。在本实施例中，第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13在被热压后形成有多个热压点121和热压条122，两个膜层在该热压点121和热压条122的位置相互粘接，未粘接的部分彼此连通形成液体循环流道111，使得液体能够从液体输入口2流入，从液体输出口3流出，且在液体循环流道111中闭环流动。

作为上述实施例中第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13相互粘接的另一种实施方式，也可通过胶粘的方式。例如，在第一高分子材料膜层12与第二高分子材料膜层13相对的一面上，选定多个需要粘接的位置涂覆胶粘剂，即可实现两个膜层之间的多个不同位置的粘接。同时未粘接的部分彼此连通形成供液体流动的液体循环流道111，从而使得液体能够从液体输入口2流入，从液体输出口3流出，且在液体循环流道111中闭环流动。

再次参照图3，作为上述实施例中第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14相互粘接的实施方式，第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14相互粘接的方式同样可采用上述的热压塑封方式或胶粘的方式。并且，在采用热压塑封方式或胶粘方式时，可通过对第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14之间的粘接位置进行调整，使得第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14之间未粘接的部分彼此连通形成的液体循环流道111对应的投影区域，能够覆盖或部分覆盖第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13之间的粘接位置，从而进一步提高仿真皮肤表层11的受热均匀度。

参照图4所示，是本申请其中一实施例提供的仿真皮肤结构1的爆炸示意图，在本申请的又一个实施例中，至少两层高分子材料膜层包括第一高分子材料膜层12、第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14，第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13可采用上述的热压塑封方式或胶粘的方式在多个不同位置相互粘接，未粘接的部分彼此连通形成供液体流动的液体循环流道111。第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14之间的液体循环流道111则包括绕设在第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14之间的硅胶管4。硅胶管4的两端分别为与供液装置5相连通的液体输入口2以及液体输出口3，硅胶管4分别与第二高分子材料膜层13和第三高分子材料膜层14相互紧密贴合。另外，在本实施例中，硅胶管4形成的液体循环流道111对应的投影区域能够覆盖或部分覆盖第一高分子材料膜层12和第二高分子材料膜层13之间的粘接位置，从而进一步提高仿真皮肤表层11的受热均匀度。

需要说明的是，对于高分子材料膜层的具体层数可根据实际情况进行设置，本申请不作限定。

可以理解的是，仿真皮肤表层11即仿真机器人用于模拟人体皮肤以与外界接触的外表层。作为仿真皮肤表层11的其中一种实施方式，可直接将上述的至少两层的高分子材料膜层中位于最外侧的一层作为该仿真皮肤表层11，以达到模拟人体皮肤的效果。

参照图5所示，是本申请另一实施例提供的仿真皮肤结构1的爆炸示意图，作为仿真皮肤表层11的另一种实施方式，也可在上述的至少两层的高分子材料膜层的最外侧单独设置一层作为仿真皮肤表层11，且该仿真皮肤表层11与最外侧的高分子材料膜层紧密贴合，以保证液体循环流道111的温度传递。具体地，该仿真皮肤表层11可采用有机硅、热塑性弹性体（TPE）、聚氨酯、弹性纤维等材料形成，从而模拟真实皮肤的触感和纹理，在实际选择时，可根据仿真机器人的具体应用环境和需要模拟的皮肤特点进行选择，同时也需要综合考虑各个材料的机械性能、化学性质、生物相容性和加工难度等因素。

参照图6所示，是本申请其中一实施例提供的仿真皮肤结构1的爆炸示意图，作为液体循环流道111的另一种实施方式，液体循环流道111还可以包括绕设于仿真皮肤表层11下方的硅胶管4，硅胶管4的两端分别为与供液装置5相连通的液体输入口2以及液体输出口3，硅胶管4与仿真皮肤表层11相互紧密贴合。在本实施例中，仿真皮肤结构1包括层叠的仿真皮肤上夹层15和仿真皮肤下夹层16，此时仿真皮肤上夹层15即可作为仿真皮肤表层11，硅胶管4设置在仿真皮肤上夹层15和仿真皮肤下夹层16之间，并分别与仿真皮肤上夹层15和仿真皮肤下夹层16紧密贴合。

上述实施方式中，利用供液装置5向液体循环流道111内供应流动液体，通过液体循环流道111与仿真皮肤表层11接触以进行温度传递，使得仿真皮肤表层11的温度与循环液体温度尽可能一致，从而在皮肤异性面较多时仍然能够实现仿真皮肤表层11的各个部分的均匀控温，提高了仿真度，增强了用户体验感。

进一步地，本申请实施例还提供一种仿真皮肤温度控制系统。

结合参照图1和图7，图7是本申请其中一实施例提供的仿真皮肤温度控制系统的示意图，本申请实施例提供的一种仿真皮肤温度控制系统包括与上述的一种仿真皮肤结构1连接的供液装置5，供液装置5用于向仿真皮肤结构1的液体循环流道111中输送预设温度的液体，以对仿真皮肤表层11的温度进行控制。

再次参照图7，在本申请的一个实施例中，供液装置5包括储液容器51和输液组件52。其中，储液容器51可以为水箱，用于储存向仿真皮肤结构1内输入的特定液体，例如纯净水、丙二醇水溶液等等。输液组件52用于将储液容器51中的液体输送至液体循环流道111中，还用于将液体循环流道111中的液体抽回至储液容器51中，使得液体能够在液体循环流道111以及储液容器51中进行循环流动，提高了液体对仿真皮肤结构1的温度调节能力。

上述实施方式中，利用输液组件52将液体循环流道111中的液体抽回至储液容器51中，再将储液容器51中的液体输送至液体循环流道111中，使得预设温度的液体能够持续流动循环，实现了对仿真皮肤结构进行均匀控温的效果。

参照图7所示，作为输液组件52的一种实施方式，输液组件52包括液体输送管道521、液体回流管道522、第一水泵523和第二水泵524，液体输送管道521的一端与液体输入口2相连通、另一端与第一水泵523相连通，液体回流管道522的一端与液体输出口3连接、另一端与第二水泵524连接。第一水泵523用于通过液体输送管道521将储液容器51中的液体输送至液体循环流道111中，第二水泵524用于通过液体回流管道522将液体循环流道111中的液体抽回至储液容器51中。如此，在实际应用时，只需要在储液容器51中加入液体，通过第一水泵523和第二水泵524即可使得液体在液体循环流道111和储液容器51中循环流动。

再次参照图7，作为仿真皮肤温度控制系统进一步的实施方式，温度控制系统还包括设置于储液容器51中的温度传感器53以及用于对储液容器51中的液体进行温度调节的温度调节组件6。温度传感器53用于对储液容器51中的液体温度进行检测并输出温度检测信号，温度调节组件6用于根据温度检测信号将储液容器51中的液体调节至预设温度。预设温度可根据需求进行调整，例如可参考正常人体血液温度对储液容器51中液体的预设温度进行配置。

其中，温度传感器53可以为设置在储液容器51内的温度探头，通过温度探头实时检测储液容器51中的液体温度，当检测到储液容器51内的液体温度低于或高于预设温度时，可利用温度调节组件6对储液容器51内的液体进行加热或制冷，以使得储液容器51中的液体温度达到预设温度，从而实现仿真皮肤表层11的恒温效果。

参照图7所示，作为温度调节组件6的一种实施方式，温度调节组件6包括贴附于储液容器51外壁上的半导体制冷片61以及与半导体制冷片61连接的电源管理芯片62，电源管理芯片62连接于温度传感器53，电源管理芯片62用于根据温度检测信号向半导体制冷片61供应电流，以驱动半导体制冷片61对储液容器51中的液体进行加热或制冷。

其中，半导体制冷片61主要由两个不同的半导体材料（一般是铟和锗）组成的热电偶、金属导线和散热器等组成。在制冷过程中，当电流通过热电偶时，热电偶上下两端会出现温度差，由于两种不同的半导体材料在接触处形成的PN结上，载流子在PN结处发生能量转移而导致一端变冷，另一端变热。因此，在使用半导体制冷片61进行制冷时，当电流从热电偶的一端进入，另一端出来，这时两个半导体材料的热电效应将会导致一个端面的半导体材料变热，而另一个端面的半导体材料变冷，从而达到加热或制冷的目的。

再次参照图7，在本申请的一个实施例中，半导体制冷片61靠近储液容器51的一侧设置有导热硅胶611，半导体制冷片61与储液容器51之间通过导热硅胶611相互贴附。例如，当需要对储液容器51内的液体进行加热时，则利用电源管理芯片62对半导体制冷片61供应正向直流电，使半导体制冷片61与储液容器51接触的一面发热。当需要对储液容器51内的液体进行制冷时，则利用电源管理芯片62对半导体制冷片61供应负向直流电，使半导体制冷片61与储液容器51接触的一面制冷。

上述实施方式中，通过加热或制冷的方式，可使得储液容器51中的液体温度达到预设温度，温度传感器53在检测储液容器51中的液体温度达到预设温度后，电源管理芯片62即可控制半导体制冷片61停止进行加热或制冷，从而使得储液容器51中的液体温度始终保持在预设温度，即可实现仿真皮肤表层11的恒温效果。

参照图7所示，作为仿真皮肤温度控制系统进一步的实施方式，温度控制系统还可以包括贴附于半导体制冷片61远离储液容器51一侧的散热片7，半导体制冷片61靠近散热片7的一侧也设置有导热硅胶611，半导体制冷片61与散热片7之间通过导热硅胶611相互依附。

可以理解的是，半导体制冷片61在制冷或加热时均会产生较大的热量，如果不及时散热，会导致半导体制冷片61温度过高，甚至烧坏；因此，设置散热片7可将半导体制冷片61的散热面积增大，以提高半导体制冷片61的散热效率，尤其是半导体制冷片61靠近储液容器51的一侧在对储液容器51内的液体进行制冷时，另一侧即会产生较高的热量，利用散热片7对该发热的一侧进行散热，从而对半导体制冷片61的温度进行平衡，能够保持半导体制冷片61的温度在可控范围内，延长其使用寿命。

作为仿真皮肤温度控制系统进一步的实施方式，温度控制系统还可以包括设置于散热片7远离半导体制冷片61一侧的散热风扇8，利用散热风扇8可通过自然对流或强制对流的方式，将周围空气引入到半导体制冷片61和散热片7之间，以加速热量的传递和散热，进一步提高了半导体制冷片61的散热效率。

再次参照图7，作为仿真皮肤温度控制系统进一步的实施方式，温度控制系统还可以包括仿真脉搏控制组件9，仿真脉搏控制组件9包括控制器91、设置在液体输送管道521上的第一控制阀92以及设置在液体回流管道522上的第二控制阀93，第一控制阀92用于控制液体输送管道521内的液体流动启停状态，第二控制阀93用于控制液体回流管道522内的液体流动启停状态，控制器91用于根据预设规则对第一控制阀92和第二控制阀93的开关状态进行控制，以使液体循环流道111中的液体压力在不同的压力状态下进行变化，从而使仿真机器人的仿真皮肤结构1模拟出人体脉搏跳动的状态。

作为第一控制阀92和第二控制阀93的一种实施方式，第一控制阀92和第二控制阀93均可采用电磁阀，通过电磁阀的开闭即可控制对应管道内的液体流动启停状态。

在本申请的一个实施例中，控制器91用于根据预设规则对第一控制阀92和第二控制阀93的开关状态进行控制，以使液体循环流道111中的液体压力在不同的压力状态下进行变化，具体包括：

步骤a，在第一时刻t1，打开第一控制阀92，关闭第二控制阀93，使液体循环流道111中的液体压力处于第一压力状态；

步骤b，在第二时刻t2，打开第二控制阀93，关闭第一控制阀92，使液体循环流道111中的液体压力处于第二压力状态中；其中，第二压力状态下对应的液体压力小于第一压力状态下对应的液体压力；

重复执行步骤a和b，使液体循环流道111中的液体压力在第一压力状态和第二压力状态下进行切换。

需要说明的是，步骤a和步骤b可不区分先后执行顺序，即步骤a可以在步骤b之前先执行，也可以在步骤b之后执行，本申请实施例不做限定。

在本申请的一个实施例中，例如模拟人体心跳时的脉搏频率一般为60-100次/分钟，当设定脉搏频率为60次/分钟时，则每个脉搏的时间间隔时长为1秒，可以设定每次间隔1秒后，关闭第一个电磁阀，打开第二个电磁阀，持续0.2秒，然后再关闭第二个电磁阀，打开第一个电磁阀，持续0.8秒，以模拟脉搏跳动效果。在本实施例中，液体输送管道521即用于模拟仿真机器人的动脉管，液体回流管道522即用于模拟仿真机器人的静脉管，以实现人体脉搏的仿真。

上述实施方式中，当第一控制阀92打开，第二控制阀93关闭时，液体在循环流道中的压力会逐渐升高，模拟了脉搏跳动中动脉内血液压力的变化；当第二控制阀93打开，第一控制阀92关闭时，液体在循环流道中的压力会逐渐降低，模拟了脉搏跳动中动脉内血液压力下降的过程；重复执行这个过程，从而能够使得外部呈现连续的脉搏跳动效果，提高了机器人的仿真度。

可以理解的是，当无需脉搏功能时，可取消设置第一控制阀92和第二控制阀93，或者第一控制阀92和第二控制阀93始终处于开启状态即可。

在上述内容的基础上，本申请实施例还提供一种仿真机器人，一种仿真机器人，其包括上述的仿真皮肤结构1和仿真皮肤温度控制系统。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种仿真皮肤结构，其特征在于，包括：仿真皮肤表层（11）以及位于仿真皮肤表层（11）下方且与所述仿真皮肤表层（11）接触的液体循环流道（111），所述液体循环流道（111）包括用于与供液装置（5）相连通的液体输入口（2）和液体输出口（3）；其中，所述供液装置（5）分别通过所述液体输入口（2）和所述液体输出口（3）向所述液体循环流道（111）内供应流动液体，以对所述仿真皮肤表层（11）的温度进行控制。

2.根据权利要求1所述的仿真皮肤结构，其特征在于：所述仿真皮肤结构（1）包括层叠的至少两层高分子材料膜层，任意两层所述高分子材料膜层之间形成具有所述液体输入口（2）和所述液体输出口（3）的所述液体循环流道（111）。

3.根据权利要求2所述的仿真皮肤结构，其特征在于：所述至少两层高分子材料膜层包括第一高分子材料膜层（12）和第二高分子材料膜层（13），所述第一高分子材料膜层（12）和所述第二高分子材料膜层（13）在多个不同位置相互粘接，未粘接的部分彼此连通形成供液体流动的第一液体循环流道；

优选地，所述至少两层高分子材料膜层还包括第三高分子材料膜层（14），所述第二高分子材料膜层（13）和所述第三高分子材料膜层（14）之间形成供液体流动的第二液体循环流道；所述第一液体循环流道至少部分经过所述第二高分子材料膜层（13）和所述第三高分子材料膜层（14）之间未粘接的部分，所述第二液体循环流道至少部分经过所述第一高分子材料膜层（12）和所述第二高分子材料膜层（13）之间未粘接的部分。

4.根据权利要求1所述的仿真皮肤结构，其特征在于：所述液体循环流道（111）包括绕设于仿真皮肤表层（11）下方的硅胶管（4），所述硅胶管（4）的两端分别为与供液装置（5）相连通的所述液体输入口（2）以及所述液体输出口（3），所述硅胶管（4）与所述仿真皮肤表层（11）相互紧密贴合。

5.一种仿真皮肤温度控制系统，其特征在于：包括与权利要求1-4任意一项所述的仿真皮肤结构（1）连接的供液装置（5），所述供液装置（5）用于向所述仿真皮肤结构（1）的所述液体循环流道（111）中输送预设温度的液体。

6.根据权利要求5所述的仿真皮肤温度控制系统，其特征在于：所述供液装置（5）包括储液容器（51）和输液组件（52），所述储液容器（51）用于储存向所述仿真皮肤结构（1）内输入的预设温度的液体，所述输液组件（52）包括液体输送管道（521）、液体回流管道（522）、第一水泵（523）和第二水泵（524），所述液体输送管道（521）的一端与所述液体输入口（2）相连通、另一端与所述第一水泵（523）相连通，所述液体回流管道（522）的一端与所述液体输出口（3）连接、另一端与所述第二水泵（524）连接，所述第一水泵（523）用于将所述储液容器（51）中的液体输送至所述液体循环流道（111）中，所述第二水泵（524）用于将所述液体循环流道（111）中的液体抽回至所述储液容器（51）中。

7.根据权利要求6所述的仿真皮肤温度控制系统，其特征在于：所述温度控制系统还包括温度传感器（53）和温度调节组件（6），所述温度传感器（53）设置在储液容器（51）内，所述温度传感器（53）用于对所述储液容器（51）中的液体温度进行检测并输出温度检测信号，所述温度调节组件（6）用于根据所述温度检测信号并将所述储液容器（51）中的液体调节至预设温度。

8.根据权利要求7所述的仿真皮肤温度控制系统，其特征在于：所述温度调节组件（6）包括贴附于所述储液容器（51）上的半导体制冷片（61）以及与所述半导体制冷片（61）连接的电源管理芯片（62），所述电源管理芯片（62）连接于所述温度传感器（53），所述电源管理芯片（62）用于根据所述温度检测信号向所述半导体制冷片（61）供应电流，以驱动所述半导体制冷片（61）对所述储液容器（51）中的液体进行加热或制冷；

优选地，所述温度控制系统还包括贴附于所述半导体制冷片（61）远离所述储液容器（51）一侧的散热片（7），所述半导体制冷片（61）的相对两侧分别通过导热硅胶（611）与所述储液容器（51）以及所述散热片（7）贴附；

优选地，所述温度控制系统还包括散热风扇（8），所述散热风扇（8）设置在所述散热片（7）远离半导体制冷片（61）的一侧。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的仿真皮肤温度控制系统，其特征在于，还包括仿真脉搏控制组件（9），所述仿真脉搏控制组件（9）包括控制器（91）、设置在所述液体输送管道（521）上的第一控制阀（92）以及设置在所述液体回流管道（522）上的第二控制阀（93），所述控制器（91）用于根据预设规则对所述第一控制阀（92）和所述第二控制阀（93）的开关状态进行控制，以使所述液体循环流道（111）中的液体压力在不同的压力状态下进行变化；

优选地，所述控制器（91）用于根据预设规则对所述第一控制阀（92）和所述第二控制阀（93）的开关状态进行控制，以使所述液体循环流道（111）中的液体压力在不同的压力状态下进行变化，具体包括：

步骤a，在第一时刻t1，打开所述第一控制阀（92），关闭所述第二控制阀（93），使所述液体循环流道（111）中的液体压力处于第一压力状态；

步骤b，在第二时刻t2，打开所述第二控制阀（93），关闭所述第一控制阀（92），使所述液体循环流道（111）中的液体压力处于第二压力状态中；其中，所述第二压力状态下对应的液体压力小于所述第一压力状态下对应的液体压力；

重复执行步骤a和b，使所述液体循环流道（111）中的液体压力在所述第一压力状态和所述第二压力状态下进行切换。

10.一种仿真机器人，其特征在于：包括权利要求1-4任意一项所述的仿真皮肤结构和权利要求5-9任意一项所述的仿真皮肤温度控制系统。