DE112015004929T5

DE112015004929T5 - In einem Handschuh integriertes Sensorsystem

Info

Publication number: DE112015004929T5
Application number: DE112015004929.0T
Authority: DE
Inventors: Keith A. McMillen; Kyle Lobedan
Original assignee: BeBop Sensors Inc
Current assignee: BeBop Sensors Inc
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-07-13
Also published as: JP7028523B2; JP2018160266A; JP2021089287A; JP6919126B2; JP2017538187A; JP6880412B2; WO2016070078A1

Abstract

Sensorsysteme sind beschrieben, die ausgelegt sind, um in Handschuhe für die menschliche Hand integriert zu sein. Eine Anordnung von Sensoren erfasst Kräfte, die mit der Aktion einer Hand in dem Handschuh verbunden sind, und dazu gehörende Schaltungen erzeugen entsprechende Steuerinformationen, die zum Steuern einer großen Vielfalt von Prozessen und Vorrichtungen verwendet werden können.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität vor der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 62/072 798 mit dem Titel „Flexible Sensors and Applications”, eingereicht am 30. Oktober 2014 (Aktenzeichen Nr. BBOPPOO4P3). Die vorliegende Anmeldung beansprucht auch Priorität vor der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 14/671 821 mit dem Titel „Flexible Sensors and Applications”, eingereicht am 27. März 2015 (Aktenzeichen Nr. BBOPP004X2). Die gesamte Offenbarung jedes der oben stehenden Titel wird hiermit durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen.
STAND DER TECHNIK
Die Nachfrage nach Technologien, die eine Brücke zwischen Rechenvorrichtungen und der physischen Welt bilden, nimmt schnell zu. Diese Schnittstellen erfordern typischerweise eine Form von Sensortechnologie, die Informationen des physischen Bereichs in den digitalen Bereich umwandelt. Das „Internet der Dinge” zieht die Verwendung von Sensoren in einem so gut wie grenzenlosen Bereich von Anwendungen in Betracht, für die die herkömmliche Sensortechnologie oft nicht gut geeignet ist.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß diversen Implementierungen werden Sensoren und Anwendungen von Sensoren bereitgestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen weist ein Sensorsystem ein biegsames Substrat für das Ausrichten oder Integrieren in einem Abschnitt eines Handschuhs auf. Mehrere Gruppen leitfähiger Bahnen, die direkt auf dem Substrat an Sensorstellen gebildet sind, entsprechen mindestens einigen Fingergelenken einer menschlichen Hand. Jede der Gruppen leitfähiger Bahnen weist zwei oder mehr der leitfähigen Bahnen auf. Der Widerstand zwischen den leitfähigen Bahnen in jeder der Gruppen leitfähiger Bahnen variiert gemäß der Kraft, die an das piezoresistive Material in Berührung mit der Leiterbahnengruppe angelegt wird. Schaltungen sind konfiguriert, um ein Signal von jeder der Gruppen leitfähiger Bahnen zu empfangen und Steuerinformationen als Reaktion darauf zu erzeugen. Die Steuerinformationen stellen die Kraft auf das piezoresistive Material in Berührung mit jeder der Gruppen leitfähiger Bahnen dar.
Gemäß einer besonderen Klasse von Implementierungen, ist das biegsame Substrat ein dielektrisches Material, und das piezoresistiven Material besteht aus mehreren Flecken. Jeder Fleck aus piezoresistivem Material ist mit einer entsprechenden der Gruppen leitfähiger Bahnen an den Sensorstellen in Berührung. Gemäß einer spezifischeren Implementierung ist das dielektrische Material ein Thermoplastmaterial, und das Sensorsystem weist ein zweites biegsames Substrat aus dem Thermoplastmaterial auf. Das biegsame Substrat, auf dem die Gruppen leitfähiger Bahnen gebildet sind, die Flecke aus piezoresistivem Material sowie das zweite biegsames Substrat sind derart thermisch miteinander gebunden, dass die Flecke piezoresistiven Materials in Berührung mit den entsprechenden Gruppen leitfähiger Bahnen gesichert sind.
Gemäß einer anderen Klasse von Implementierungen, ist das biegsame Substrat das piezoresistive Material, das zum Beispiel ein piezoresistives Textil sein kann.
Ein weiteres Verstehen der Beschaffenheit und Vorteile diverser Implementierungen kann sich durch Bezugnahme auf die restlichen Abschnitte und die Spezifikation und Zeichnungen ergeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt Beispiele von Bahnenmustern, die in ein biegsames Substrat integriert werden können.
2 zeigt Beispiele unterschiedlicher Typen von Verzerrungen an einem biegsamen Substrat.
3 zeigt eine besondere Implementierung einer Sensoranordnung.
4 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild der Sensorschaltungen, die für den Gebrauch bei diversen Implementierungen geeignet sind.
5 zeigt Beispiele von Beziehungen unter einem piezoresistiven Substrat, leitenden Bahnen und oder anderer leitender Elemente bei einseitigen oder zweiseitigen Implementierungen.
6 zeigt eine andere Implementierung einer Sensoranordnung.
7 zeigt eine andere Implementierung einer Sensoranordnung.
8 zeigt ein Beispiel eines Querschnitts einiger Bauteile eines Sensorsystems.
9 zeigt ein Beispiel einer Sensoranordnung, die in einen Handschuhrohling integriert ist.
10 zeigt eine andere Implementierung einer Sensoranordnung.
11 zeigt eine andere Implementierung einer Sensoranordnung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Sensoren und Sensorsysteme, die piezoresistive Materialien enthalten, sind in dieser Offenbarung beschrieben. Insbesondere sind Sensorsysteme zur Integration in Handschuhe für den Menschen beschrieben. Spezifische Implementierungen sind unten mit den besten in Betracht gezogenen Modi beschrieben. Beispiele dieser spezifischen Ausführungsformen sind in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht. Der Geltungsbereich dieser Offenbarung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Implementierungen beschränkt. Stattdessen bezweckt diese Offenbarung, Alternativen, Änderungen und Äquivalente dieser Implementierungen zu decken. In der folgenden Beschreibung werden spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verstehen der beschriebenen Implementierungen bereitzustellen. Einige Implementierungen können ohne einige oder alle dieser spezifischen Einzelheiten verwendet werden. Zusätzlich wurden eventuell bekannte Merkmale im Sinne der Klarheit nicht ausführlich beschrieben.
Piezoresistive Materialien weisen beliebige Mitglieder einer Klasse von Materialien auf, die eine Änderung des elektrischen Widerstands als Reaktion auf mechanische Kraft oder Druck, die/der an das Material angelegt wird, zeigen. Eine Klasse von Sensorsystemen, die hier beschrieben ist, weist leitfähige Bahnen auf, die direkt auf einem biegsamen Substrat piezoresistiven Materials ausgebildet oder anderswie darin integriert sind, zum Beispiel ein piezoresistives Textil oder anderes biegsames Material. Eine andere Klasse von Sensorsystemen, die hier beschrieben ist, weist leitende Bahnen auf, die direkt auf einem biegsamen dielektrischen Substrat mit biegsamem piezoresistivem Material, das eng in das dielektrische Substrat integriert und mit Abschnitten der Bahnen in Berührung ist, gebildet oder anderswie integriert ist. Wenn Kraft oder Druck an ein solches Sensorsystem angelegt wird, ändert sich der Widerstand zwischen Bahnen, die durch piezoresistives Material verbunden sind, auf eine mit der Zeit variierende Art, die für die angelegte Kraft repräsentativ ist. Ein Signal, das für die Größe der angelegten Kraft repräsentativ ist, wird basierend auf der Widerstandsänderung erzeugt. Das Signal wird über die leitfähigen Bahnen erfasst (zum Beispiel als eine Spannung oder ein Strom), digitalisiert (zum Beispiel über einen Analog-Digital-Wandler), verarbeitet (zum Beispiel durch einen assoziierten Prozessor, eine Steuervorrichtung oder geeignete Steuerschaltungen) und abgebildet (zum Beispiel durch den assoziierten Prozessor, die Steuervorrichtung, Steuerschaltungen oder eine andere Vorrichtung oder einen anderen Prozess), um eine Funktion zu steuern, die verbunden mit so gut wie jedem Typ von Prozess, Vorrichtung oder System verwendet werden kann. Die Ausgangssignale von solchen Sensoren können auch verwendet werden, um eine Vielfalt von Verzerrungen und/oder Verformungen des Substrats, auf dem sie ausgebildet sind, oder in das sie integriert sind, zu erfassen, wie zum Beispiel Biegungen, Streckungen, Torsionen, Drehungen usw.
Das Drucken, das Siebdrucken, das Ablagern oder anders geartetes Bilden leitender Bahnen direkt auf biegsamen Substraten erlaubt das Anlegen eines Sensors oder einer Sensoranordnung, die für jede willkürliche Form oder jedes willkürliche Volumen passt. Das piezoresistive Material, auf dem die Bahnen gebildet werden oder mit dem die Bahnen in Berührung sind, kann irgendeines einer Vielfalt gewebter oder nicht gewebter Textilien sein, die piezoelektrische Eigenschaften haben. Es werden auch Implementierungen in Betracht gezogen, bei welchen das piezoresistive Material irgendeines einer Vielfalt von biegsamen, dehnbaren oder anders verformbaren Materialien sein kann (zum Beispiel Gummi oder ein dehnbares Textil, wie zum Beispiel Spandex, oder Textile mit offenen Maschen), die piezoresistive Eigenschaften haben. Die leitenden Bahnen können auf piezoresistivem Material oder einem biegsamen dielektrischen Substrat gebildet werden, indem irgendeine einer Vielzahl leitender Tinten oder Lacke verwendet wird. Es werden auch Implementierungen in Betracht gezogen, bei welchen die leitfähigen Bahnen unter Verwenden eines biegsamen leitfähigen Materials ausgebildet werden, das auf dem biegsamen piezoresistiven Material geformt werden kann. Man sollte daher verstehen, dass, obwohl spezifische Implementierungen unter Bezugnahme auf spezifische Materialien und Techniken beschrieben werden, der Geltungsbereich dieser Offenbarung nicht darauf beschränkt ist.
Sowohl einseitige als auch zweiseitige Implementierungen werden in Betracht gezogen, zum Beispiel können leitfähige Bahnen auf eine oder beide Seiten des piezoresistiven Materials gedruckt werden. Es ist klar, dass zweiseitige Implementierungen einen Mechanismus zum Verbinden leitfähiger Bahnen auf einer Seite des Substrats mit denjenigen auf der anderen Seite benötigen können. Einige Implementierungen verwenden Durchkontaktierungen, bei welchen leitfähige Tinte oder leitfähiger Lack durch die Durchkontaktierung fließt, um die Verbindungen herzustellen. Alternativ können metallische Durchkontaktierungen oder Nieten Verbindungen durch das biegsame Substrat bereitstellen.
Sowohl einseitige als auch doppelseitige Implementierungen können isolierende Materialien, die über leitfähigen Bahnen gebildet werden, verwenden. Das erlaubt das Stapeln oder Schichten leitfähiger Bahnen und Signalleitungen, um zum Beispiel das Routen einer Signalleitung zu isolierten Strukturen auf eine Art analog zu den unterschiedlichen Schichten einer Leiterplatte zu erlauben.
Das Routen von Signalen auf das piezoresistive Material und von ihm kann auf eine Vielfalt von Arten verwirklicht werden. Eine besondere Klasse von Implementierungen verwendet Elastomerverbinder (zum Beispiel ZEBRA^®-Verbinder), die leitfähigen und nicht leitfähigen Gummi mit einer Dichte abwechseln, die typisch in einer Größenordnung größer als die Breite der leitfähigen Bahnen liegt, mit welchen sie die Verbindung herstellen (zum Beispiel an der Kante des Substrats). Alternativ kann eine Leiterplatte (die möglicherweise aus einem biegsamen Material, wie zum Beispiel Kapton hergestellt ist), oder ein Bündel von Leitern auf das Substrat genietet werden. Der Gebrauch von Nieten kann auch mechanische Verstärkung für die Verbindung bereitstellen.
Zusammenpassende Leiterbahnen oder Pads sowohl auf dem piezoresistiven Substrat als auch auf einer Leiterplatte können einander gegenüber liegen. Eine Schicht leitfähigen Klebstoffs (zum Beispiel ein leitfähiges Epoxidharz, wie zum Beispiel Masterbond EP79 von Masterbond, Inc. in Hackensack, New Jersey) kann auf eine der Oberflächen aufgetragen und dann an die andere Oberfläche gepasst werden. Die leitfähigen Bahnen oder Pads können auch mit zusätzlichen mechanischen Elementen zusammengehalten werden, wie zum Beispiel eine Kunststoff-Ultraschallschweißung oder Nieten. Falls leitfähige Nieten verwendet werden, um die elektrischen Verbindungen mit den leitfähigen Bahnen des piezoresistiven Substrats herzustellen, ist der leitfähige Klebstoff eventuell nicht erforderlich. Leitfähige Fäden können ebenfalls verwendet werden, um die leitfähigen Bahnen des biegsamen Substrats mit einer externen Baugruppe zu verbinden.
Gemäß einer besonderen Klasse von Implementierungen ist das piezoresistive Material ein druckempfindliches Textil, das von Eeonyx, Inc., Pinole, Kalifornien, hergestellt wird. Das Textil weist leitfähige Teilchen auf, die polymerisiert werden, um sie in dem Textil suspendiert zu halten. Das Basismaterial ist ein Polyesterfilz, der aufgrund der Gleichförmigkeit in Dichte und Stärke ausgewählt wird, da dies die größere Gleichmäßigkeit der Leitfähigkeit des fertigen piezoresistiven Textils fördert. Diese mechanische Gleichförmigkeit des Basismaterials resultiert in einer gleichmäßigeren Verteilung der leitfähigen Teilchen, wenn ein Schlamm, der die leitfähigen Teilchen enthält, eingeführt wird. Das Textil kann gewebt sein. Alternativ kann das Textil nicht gewebt sein, wie zum Beispiel ein kalandertes Textil, zum Beispiel Fasern, die durch chemische, mechanische, Wärme- oder Lösemittelbehandlung miteinander gebondet werden. Für Implementierungen, bei welchen leitfähige Bahnen auf dem piezoresistiven Textil hergestellt werden, weist kalandertes Material glattere äußere Oberfläche auf, die präziseres Siebdrucken leitfähiger Tinten fördert als ein nicht kalandertes Material.
Die leitfähigen Teilchen in dem Textil können aus irgendeinem einer weiten Vielzahl von Materialien bestehen, darunter zum Beispiel Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Kohlenstoff usw. Einige Implementierungen können Kohlenstoffgraphene verwenden, die ausgebildet sind, um das Textil zu fassen. Solche Materialien können unter Heranziehung von Techniken hergestellt werden, die in dem U.S.-Patent Nr. 7 468 332 für Electroconductive Woven and Non-Woven Fabric, erteilt am 23. Dezember 2008, beschrieben sind, dessen Offenbarung hier vollständig durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen wird. Man muss jedoch wieder betonen, dass irgendein biegsames Material, das eine Widerstandsänderung oder Leitfähigkeit darlegt, wenn Kraft oder Druck auf das Material ausgeübt wird, zur Implementierung von Sensoren wie hier beschrieben geeignet ist.
Gemäß einer besonderen Klasse von Implementierungen werden leitfähige Bahnen, die variierende Leitfähigkeitspegel haben, auf dem biegsamen piezoresistiven Material oder einem benachbarten biegsamen dielektrischen Substrat unter Verwenden leitfähiger auf Silikon basierender Tinten ausgebildet, die zum Beispiel von E. I. du Pont de Nemours and Company (DuPont) in Wilmington, Delaware, und oder Creative Materials in Ayer, Massachusetts, hergestellt werden. Ein Beispiel für eine leitfähige Tinte, die zum Umsetzen hoch leitfähiger Bahnen für den Gebrauch bei diversen Implementierungen geeignet ist, ist das Produkt Nummer 125-19 von Creative Materials, eine biegsame, Hochtemperatur-, elektrisch leitfähige Tinte. Beispiele leitfähiger Tinten zum Umsetzen von Bahnen mit niedrigerer Leitfähigkeit zum Verwenden bei diversen Implementierungen sind die Produktnummern 7102 und 7105 von DuPont, die jeweils leitfähige Kohlenstoffzusammensetzungen sind. Beispiele dielektrischer Materialien, die zum Umsetzen von Isolatoren zum Verwenden mit diversen Implementierungen geeignet sind, sind die Produktnummern 5018 und 5036 von DuPont, nämlich jeweils ein mit UV aushärtbares Dielektrikum und eine Kapselung. Diese Tinten sind biegsam und dauerhaft und können Knittern, Waschen usw. standhalten. Der Grad an Leitfähigkeit für unterschiedliche Bahnen und Anwendungen wird durch die Menge oder Konzentration an leitfähigen Teilchen (zum Beispiel Silber, Kupfer, Aluminium, Kohlenstoff usw.), die in dem Silikon suspendiert ist, gesteuert. Diese Tinten können siebgedruckt oder mit einem Tintenstrahldrucker gedruckt werden. Eine andere Klasse von Implementierungen verwendet leitfähige Lacke (zum Beispiel Kohlenstoffteilchen gemischt mit Lack), wie zum Beispiel diejenigen, die gewöhnlich als EMI-Abschirmung und ESD-Schutz verwendet werden.
Beispiele von Sensoren und Anordnungen von Sensoren, die mit diversen Implementierungen verwendet werden können, die durch die vorliegende Offenbarung ermöglicht werden, sind in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 14/299 976 mit dem Titel Piezoresistive Sensors and Applications, eingereicht am 9. Juni 2014 (Aktenzeichen Nr. BBOPP004) beschrieben, deren Offenbarung hier vollständig durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen wird. Man muss jedoch zur Kenntnis nehmen, dass Implementierungen in Betracht gezogen werden, die eine Vielfalt anderer geeigneter Sensortechnologien einsetzen.
Das Bilden von Sensoren auf biegsamen Substraten ermöglicht zahlreiche nützliche Vorrichtungen. Viele dieser Vorrichtungen verwenden solche Sensoren, um das Auftreten von Berührungsereignissen, Kraft oder Druck von Berührungsereignissen, die Dauer solcher Berührungsereignisse, die Lage von Berührungsereignissen, die Richtung von Berührungsereignissen und/oder die Geschwindigkeit von Berührungsereignissen zu erfassen. Die Ausgangssignale von solchen Sensoren können auch verwendet werden, um eine Vielfalt von Verzerrungen und/oder Verformungen des Substrats, auf dem sie ausgebildet sind, oder in das sie integriert sind, zu erfassen, wie zum Beispiel Biegungen, Streckungen, Torsionen, Drehungen usw. Die Informationen, die von solchen Sensoren abgeleitet werden, werden dann verwendet, um eine umfangreiche Vielzahl von Steuerungen und/oder Effekten auszuführen. Beispiele solcher Verzerrungen und/oder Verformungen sind unten unter Bezugnahme auf begleitende Figuren beschrieben. Wie man versteht, sind die spezifischen Einzelheiten dieser Implementierungen nur Beispiele zum Zweck der Veranschaulichung des Bereichs der Techniken, die durch diese Offenbarung ermöglicht werden.
1 zeigt ein Beispiel eines Sensorbahnmusters 100, das in ein biegsames Substrat 102 integriert ist. Das biegsame Substrat kann ein piezoresistives Material oder ein dielektrisches Material sein. In dem letzteren Fall ist ein biegsames piezoresistives Material eng in das dielektrische Material in Berührung mit dem Sensorbahnmuster integriert. Jeder Sensor 100 weist ein Paar leitfähiger Bahnen auf, von welchen eine (die Bahn 104) ein Sensorsignal zu assoziierten Schaltungen (nicht gezeigt) bereitstellt, und von welchen die andere (zum Beispiel die Bahn 106) mit der Erdung oder einer geeigneten Referenz verbunden ist. Einige repräsentative Beispiele anderer geeigneter Bahnenmuster 108 bis 116 sind gezeigt. Bei einigen Implementierungen können die Bahnen eines Bahnenmusters direkt, zum Beispiel durch Siebdrucken oder Drucken, auf dem biegsamen Substrat, das zum Beispiel ein piezoresistives Textil sein kann, ausgebildet werden. Man muss jedoch darauf hinweisen, dass die Geometrien des/der Sensorbahnmuster, die Anzahl von Bahnen, die mit jedem Sensor assoziiert ist, die Anzahl, Beabstandung oder Anordnung von Sensoren, die Beziehung der Sensoren zu dem Substrat, die Anzahl von Schichten oder Substraten sowie die Beschaffenheit des/der Substrate von Anwendung zu Anwendung beträchtlich variieren können, und dass die abgebildeten Konfigurationen nur Beispiele zu veranschaulichenden Zwecken sind.
2 zeigt Beispiele unterschiedlicher Typen von Verzerrungen an dem biegsamen Substrat 102, die anhand des Sensorbahnmusters 100 erfasst werden können. 2(a) zeigt das Substrat 102 in seinem nicht verzerrten Zustand. 2(b) zeigt eine Seitenansicht der Biegung des Substrats 102; 2(c) zeigt das Strecken des Substrats 102; 2(d) stellt das Substrat 102 beim Drehen in Bezug zu dem umgebenden Material dar, und 2(e) zeigt eine Seitenansicht des Substrats 102 beim Verdrehen aufgrund eines angelegten Drehmoments (das heißt einer Torsion). Bei jedem dieser Szenarien ändert sich der Widerstand des piezoresistiven Materials in Berührung mit dem Bahnenmuster 100 als Reaktion auf die angelegte Kraft (wird zum Beispiel niedriger oder höher aufgrund der Kompression oder erhöhten Trennung leitfähiger Teilchen in dem piezoresistiven Material). Diese Änderung (inklusive ihre Größe und zeitlich variierende Beschaffenheit) ist über das Sensorbahnmuster 100 und assoziierte Elektronik (nicht gezeigt) erfassbar.
Gemäß einer besonderen Implementierung, die in 3 veranschaulicht ist, werden Sensorbahnmuster auf dem dehnbaren Material eines Sensorhandschuhs 300 gebildet, der zum Beispiel zum Umsetzen der Bewegungen einer menschlichen Hand und der Interaktionen der Hand mit der physischen Welt in eine virtuelle Darstellung der Hand (oder ein anderes virtuelles Objekt) und ihre Interaktionen in einer virtuellen Umgebung verwendet werden kann. Bei einem anderen Beispiel werden die Bewegungen und Interaktionen der Hand verwendet, um eine Roboterhand oder Vorrichtung in der physischen Welt zu steuern. Das Material, auf dem die Bahnenmuster gebildet werden, kann ein biegsames piezoresistives Material oder ein biegsames dielektrisches Material sein. Bei dem letzteren Fall ist wieder ein biegsames piezoresistives Material eng in das biegsame Substrat integriert, auf dem die Bahnenmuster gebildet werden, und ist mit den Bahnenmustern an den diversen Sensorstellen (das heißt S1–S19) in Berührung.
Wie gezeigt, sind die Bahnenmuster, die einigen der Sensoren (zum Beispiel S1–S5 und S14–S18) entsprechen, platziert, um mit diversen Gelenken der Finger (zum Beispiel Knöchel oder Fingergelenke) übereinzustimmen, um Verzerrungen und/oder Verformungen des Handschuhs als Reaktion auf das Biegen und Beugen dieser Gelenke zu erfassen. Andere Sensoren (zum Beispiel S6–S13 und S19) sind platziert, um das Dehnen des Handschuhs zu erfassen, wie es zum Beispiel auftritt, wenn die Finger der Hand gespreizt werden. Andere Sensoren (nicht gezeigt) können auch auf der Handfläche des Handschuhs und/oder den Spitzen der Finger platziert sein, um Biege- und Beugekräfte zu erfassen, sowie Kräfte, die zum Beispiel mit dem Berühren, Erfassen oder anderswie Inberührungkommen mit Objekten oder Oberflächen zusammenhängen.
Abschnitte der leitfähigen Bahnen, die nicht dazu bestimmt sind, Teil eines Sensors zu sein (zum Beispiel Bahnen zum Routen eines Signals), können abgeschirmt oder isoliert werden, um irgendwelche unerwünschte Beiträge zu den Sensorsignalen zu verringern. Die Abschnitte der leitfähigen Bahnen, die die Ansteuer- und Erfassungssignale zu und von den Sensoren bringen, können von dem piezoresistiven Material zum Beispiel unter Verwenden eines dielektrischen oder nicht leitenden Materials zwischen dem piezoresistiven Material und den leitfähigen Bahnen isoliert werden. Gemäß einigen Implementierungen, bei welchen die leitfähigen Bahnen auf einem biegsamen dielektrischen Material gebildet sind, können isolierte Teile von piezoresistivem Material selektiv an den jeweiligen Sensorstellen liegen.
Bei der abgebildeten Implementierung gibt es 19 Sensoren, S1–S19. Jeder der Sensoren weist zwei benachbarte Bahnen auf, deren jeweilige Muster Erweiterungen, die abwechseln, aufweisen. Siehe zum Beispiel die vergrößerte Ansicht des Sensors S4. Eine der Bahnen 301 empfängt ein Ansteuersignal, die andere Bahn 302 überträgt das Sensorsignal zu den dazugehörenden Sensorschaltungen (nicht gezeigt). Das Ansteuersignal kann zum Beispiel durch Verbinden der Bahn (dauerhaft oder vorübergehend) mit einer Spannungsreferenz, einer Signalquelle, die zusätzliche Informationen in dem Ansteuersignal aufweist, einem Allzweck-Eingangs-/Ausgangs(GPIO (General Purpose Input Output)-Kontakt eines dazugehörenden Prozessors oder einer Steuervorrichtung usw. bereitgestellt werden. Und, wie in dem Beispiel in 3 gezeigt, kann das Sensorsignal unter Verwenden eines Spannungsteilers erzeugt werden, in dem einer der Widerstände des Teilers den Widerstand zwischen den zwei Bahnen durch das intervenierende piezoresistive Material aufweist. Der andere Widerstand (dargestellt durch R1) kann zum Beispiel in den dazugehörenden Sensorschaltungen enthalten sein. Während sich der Widerstand des piezoresistiven Materials mit der angelegten Kraft oder dem angelegten Druck ändert, variiert auch das Sensorsignal als ein geteilter Abschnitt des Ansteuersignals.
Die Sensoren werden (über die Ansteuersignale) erregt und (über die Sensorsignale) abgefragt, um für jeden ein Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Darstellung der Kraft, die auf den Sensor ausgeübt wird, ist. Selbstverständlich werden ebenfalls Implementierungen, die mehr oder weniger Sensoren haben, in Abhängigkeit von der Anwendung in Betracht gezogen.
Gemäß diversen Implementierungen können unterschiedliche Sätze von Sensoren selektiv erregt und abgefragt werden, wodurch die Anzahl und die Gesamtfläche der Bahnen auf dem Substrat sowie die erforderlichen Verbindungen mit Sensorschaltungen auf einer dazugehörenden PCB (die zum Beispiel in dem Ausschnitt 322 positioniert sein kann) verringert werden. Bei dem Sensorsystem der 3 werden zum Beispiel die 19 Sensoren über 11 Ansteuersignalausgänge von den Sensorschaltungen (nicht gezeigt) getrieben, und die Sensorsignale werden über zwei Sensorsignaleingänge zu den Sensorschaltungen empfangen; mit 13 Verbindungen zwischen dem biegsamen Substrat, auf dem die leitfähigen Bahnen gebildet sind, und die PCB in dem Ausschnitt 322 wie gezeigt. Der Satz von Sensoren, der Sensorsignale zu einem der zwei Sensorsignaleingänge (zum Beispiel S6–S13) bei einem Satz und S1–S5 und S14–S19 bei dem anderen Satz) bereitstellt, kann in irgendeiner geeigneten Sequenz oder in irgendeinem geeigneten Muster derart erregt werden, dass irgendein Signal, das auf dem entsprechenden Sensorsignaleingang empfangen wird, mit dem entsprechenden Sensoransteuersignal durch die Sensorschaltungen korrigiert werden kann.
Da die Sensorsignale bei dieser Implementierung von den Sensorschaltungen über zwei unterschiedliche Sensorsignaleingänge empfangen werden, können zwei Sensoren gleichzeitig erregt werden, solange sie mit unterschiedlichen Sensorsignaleingängen an den Sensorschaltungen verbunden sind. Das erlaubt das Teilen von Ansteuersignalleitungen. Bei der Implementierung der 3 teilen sich acht Paare von Sensoren eine gemeinsame Ansteuersignalleitung, nämlich S2 und S8, S3 und S10, S4 und S12, S6 und S14, S7 und S15, S9 und S16, S11 und S17 und S13 und S19. Das Teilen der gemeinsamen Ansteuersignalleitungen kann durch Isolatoren aktiviert werden, die es leitfähigen Bahnen erlauben, sich zu kreuzen, sowie Stellen, an welchen die leitfähigen Bahnen einfach auseinandergehen. Andere geeignete Variationen dieses Themas versteht der Fachmann als innerhalb des Geltungsbereichs dieser Offenbarung liegend.
Gemäß einigen Implementierungen kann eine PCB mit den leitfähigen Bahnen der Sensoranordnung verbunden werden, wie in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 14/671 821 mit dem Titel „Flexible Sensors and Applications”, eingereicht am 27. März 2015 (Aktenzeichen Nr. BBOPP004X2) beschrieben, deren vollständige Offenbarung hier durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen wird. Gemäß anderen Implementierungen, kann irgendeine einer Vielfalt von Techniken eingesetzt werden, um eine solche Verbindung herzustellen, zum Beispiel Elastomerverbinder (zum Beispiel ZEBRA^®-Verbinder), die leitfähigen und nicht leitfähigen Gummi mit einer Dichte abwechseln, die typisch in einer Größenordnung größer als die Breite der leitfähigen Bahnen liegt, mit welchen sie die Verbindung herstellen (zum Beispiel an der Kante des Substrats). Eine Vielfalt anderer geeigneter Alternativen ist für den Fachmann verfügbar.
4 ist ein vereinfachtes Schema einer Sensorschaltung, die auf einer PCB für den Gebrauch mit Implementierungen, die hier beschrieben sind, bereitgestellt werden kann. Bei der Implementierung, die oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, könnte eine solche Sensorschaltung zum Beispiel auf einer PCB in dem Ausschnitt 322 bereitgestellt und mit den leitfähigen Bahnen, die zu den Sensoren S1–S19 gehören, verbunden werden. Wenn Kraft an einen der Sensoren angelegt wird, wird ein resultierendes Signal (erfasst über entsprechende Bahnen) empfangen und digitalisiert (zum Beispiel über den Multiplexer 402 und den A-D-Wandler 404) und kann lokal verarbeitet werden (zum Beispiel durch den Prozessor 406) und/oder zu einer verbundenen Vorrichtung übertragen werden (zum Beispiel über eine Bluetooth- oder andere drahtlose Verbindung oder sogar über eine USB-Verbindung). Die Sensoren können selektiv durch die Sensorschaltungen erregt werden (zum Beispiel unter der Steuerung des Prozessors 406 über den D-A-Wandler 408 und den Multiplexer 410), um das Erzeugen der Sensorsignale auszuführen. Die C8051 F380-GM-Steuervorrichtung (geliefert von Silicon Labs in Austin, Texas) ist ein Beispiel für einen Prozessor, der für den Gebrauch mit diversen Implementierungen geeignet ist.
Zusätzlich zur Datenübertragung zu und von einer verbundenen Vorrichtung, kann Leistung zu den Sensorschaltungen über eine USB-Verbindung bereitgestellt werden. Alternativ können Systeme, die Daten drahtlos übertragen (zum Beispiel über Bluetooth), Leistung zu den Sensorschaltungen unter Verwenden irgendeiner einer Vielfalt von Mechanismen und Techniken liefern, darunter zum Beispiel das Verwenden einer oder mehrerer Batterien, Solarzellen und/oder Mechanismen, die mechanische Energie gewinnen). Die LTC3588 (geliefert von Linear Technology Corporation in Milpitas, Kalifornien) ist ein Beispiel einer energiegewinnenden Stromversorgung, die bei mindestens einigen dieser diversen Energiequellen verwendet werden kann. Andere geeignete Variationen sind für den Fachmann offensichtlich. Selbstverständlich ist die Sensorschaltung, die in 4 gezeigt ist, nur ein Beispiel. Eine umfassende Reihe von Sensorschaltungsbauteilen, Konfigurationen und Funktionalitäten wird in Betracht gezogen.
Sowohl einseitige als auch zweiseitige Implementierungen werden in Betracht gezogen, zum Beispiel können leitfähige Bahnen auf einer oder beiden Seiten eines biegsamen Substrats gebildet werden. Es ist klar, dass zweiseitige Implementierungen einen Mechanismus zum Verbinden leitfähiger Bahnen auf einer Seite des Substrats mit denjenigen auf der anderen Seite benötigen können. Einige Implementierungen verwenden Durchkontaktierungen, bei welchen leitfähige Tinte oder leitfähiger Lack durch die Durchkontaktierung fließt, um die Verbindungen herzustellen. Alternativ können metallische Durchkontaktierungen oder Nieten Verbindungen durch das Substrat herstellen. 5 veranschaulicht den Gebrauch von Durchkontaktierungen oder Nieten durch das biegsame Substrat (zum Beispiel Konfiguration 502) und die Verwendung isolierender Materialien zum Isolieren leitfähige Bahnen von dem Substrat, wo das Substrat ein piezoresistives Material ist (zum Beispiel Konfiguration 504). Solche Mechanismen ermöglichen komplexe Muster von Bahnen und das Routen von Signalen auf eine Art analog zu den unterschiedlichen Schichten einer PCB.
Angenommen zum Beispiel eine Implementierung, bei der die leitfähigen Bahnen auf piezoresistivem Material gebildet sind und unter erneuter Bezugnahme auf 3, können leitfähige Bahnen, die Signale zu und von den Sensoren des Handschuhs 300 übertragen, von dem darunterliegenden piezoresistiven Substrat durch ein Isoliermaterial isoliert werden. Das ist am deutlichsten in der Figur durch die Isolatoren 304 und 306 veranschaulicht, die zu den Ansteuer- und Erfassungssignalleitungen, die mit dem Sensor S4 verbunden sind, gehören. Zusätzlich sind Erfassungssignalleitungen von mehreren Sensoren miteinander auf der entgegengesetzten Seite (nicht gezeigt) des Materials, das in 3 abgebildet ist, durch die Verwendung von Durchkontaktierungen an den Stellen 310 bis 318 verbunden.
Gemäß einer besonderen Implementierung eines Sensorhandschuhs und wie in 6 gezeigt, können Sensorbahnenmuster (zum Beispiel 601 bis 604) in einer ungefähr zylindrischen Konfiguration um das Handgelenk platziert werden, um Biegen des Handgelenks in zwei Dimensionen (zum Beispiel aufwärts, abwärts, nach links, nach rechts) zu erfassen. Wenn alle vier Sensoren eine ähnliche Antwort registrieren, könnte das bedeuten, dass das Handgelenk verdreht wird. Diese Konfiguration kann jedoch nicht ausreichend Informationen tiefem, um die Richtung des Verdrehens zu bestimmen. Gemäß einer besonderen Implementierung, kann daher ein äußerer Zylinder 608 an dem inneren Zylinder 610 mit mindestens zwei Dehnungssensoren (zum Beispiel 612 und 614) angebracht werden. Durch Vergleichen der Ausgänge dieser Dehnungssensoren, können die Richtung (zum Beispiel 616) sowie die Menge an Drehung erfasst werden.
7 veranschaulicht eine besondere Klasse von Implementierungen für eine Sensoranordnung 700 für den Gebrauch in einem Sensorhandschuh, bei dem leitfähige Bahnen auf einem biegsamen dielektrischen Substrat 702 gebildet sind. Der Betrieb der Sensoranordnung 700 ist ähnlich wie der Betrieb der Sensoranordnung des Sensorhandschuhs 300, wie oben beschrieben. Und man sollte vormerken, dass die abgebildete Konfiguration von Bahnen auch in den Implementierungen enthalten sein könnte, in welchen die Bahnen auf piezoresistivem Material gebildet sind.
Gemäß einer besonderen Implementierung kann das Substrat 702 aus einem Thermoplast-Polyurethan(TPU)-Material aufgebaut werden, wie zum Beispiel die Produkte 3415 oder 3914 von Bemis Associates Inc. in Shirley, Massachusetts. Diese leitfähigen Bahnen können auf das Substrat unter Verwenden einer leitfähigen biegsamen Tinte siebgedruckt werden, wie zum Beispiel leitfähiger Tinte auf Silikonbasis, die von E. I. du Pont de Nemours and Company (DuPont) in Wilmington, Delaware, oder Creative Materials in Ayer, Massachusetts hergestellt wird. Flecke aus einem piezoresistiven Metall (zum Beispiel das Eeonyx-Textil, das oben besprochen wurde) werden in Berührung mit den leitfähigen Bahnen an den Stellen der Sensoren S1–S14 platziert. Siehe zum Beispiel piezoresistiver Fleck 704 an Sensor S4. Ein zweites Substrat des TPU-Materials (nicht gezeigt) wird über der Anordnung 700 platziert, und die Baugruppe wird erhitzt, um die Bauteile thermisch miteinander zu bonden, wodurch die piezoresistiven Flecke mit ihren jeweiligen Sensorbahnen in Berührung fixiert werden.
Die Beziehungen der Bauteile dieser Baugruppe versteht man unter Bezugnahme auf 8, die ein biegsames Substrat 802 zeigt, auf dem eine leitfähige Bahn 804 gebildet ist. Das piezoresistive Material 806 wird mit der Bahn 804 durch ein zweites biegsames Substrat 808 in Berührung gehalten. Bei dem abgebildeten Beispiel sind die Substrate 802 und 808 TPU-Substrate, und die Bahn 804 ist eine leitfähige Tinte, die auf das TPU-Substrat 802 siebgedruckt ist. Gemäß einer besonderen Implementierung, hat das TPU-Substrat 802 eine Klebstoff-Barriere-Klebstoff(Adhesive-Barrier-Adhesive – ABA)-Struktur, die es der Baugruppe erlaubt, thermisch an ein anderes Substrat, wie zum Beispiel einen Textilhandschuhrohling 900, wie in 9 abgebildet, zu bonden (zum Beispiel zu schmelzen). Das andere TPU-Substrat 808 ist in einer Klebstoff-Barriere(Adhesive-Barrier – AB)-Struktur gezeigt, so dass es nur an der Baugruppe klebt. Implementierungen werden jedoch in Betracht gezogen, bei welchen dieses Substrat eine ABA-Struktur hat, um thermisches Bonden auf beiden Seiten der Baugruppe zu ermöglichen.
Gemäß einer spezifischeren Implementierung, können Versteifungen (nicht gezeigt) in Ausrichtung mit mindestens einigen der piezoresistiven Flecke platziert werden, und die entsprechenden Bahnenmuster für den Zweck der Verstärkung der Signale, die von den entsprechenden Sensoren erzeugt werden, zum Beispiel durch die Kraft der Versteifung, die sich dem Biegen eines Knöchels und Komprimieren des piezoresistiven Materials widersetzt. Eine Versteifung kann eine Plastikfolie sein (zum Beispiel Polyethylenterephthalat oder PET). Alternativ kann eine Versteifung ein anderes Textilteil sein. Als noch eine andere Alternative kann ein Versteifungsmaterial, wie zum Beispiel DuPont 5036 Dielectric Ink, auf die Bestandteile des Stapels siebgedruckt oder gedruckt werden. Selbstverständlich können Versteifungen an irgendeiner Stelle in den Stapel aus Materialien (wie zum Beispiel in 8 abgebildet) eingefügt werden, solange die elektrische Verbindung zwischen den leitfähigen Bahnen und dem piezoresistiven Material nicht übermäßig beschädigt wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 7, kann eine Versteifung 706 (zum Beispiel aus PET oder einem anderen geeigneten Material) an das Substrat 702 in der nahe der Enden der leitfähigen Bahnen geklebt werden, um das Einfügen der Baugruppe in einen Verbinder 708 zu erlauben (siehe auseinandergezogene Ansicht in der unteren rechten Ecke der Zeichnung). Selbstverständlich erlaubt diese Konfiguration mit der Versteifung 706 und der entsprechenden Beabstandung der Leiter das Anschließen der Sensoranordnung 700 an irgendeinen einer großen Vielfalt an Industriestandard-Verbindern. Gemäß einer besonderen Implementierung ist der Verbinder 708 ein Molex ZIF Flat Flex-Verbinder, wie zum Beispiel der Molex-Verbinder 52207–2860 (ein Verbinder mit 28 Positionen), oder der Molex-Verbinder 0522710869 (ein Verbinder mit 8 Positionen, wie in 11 gezeigt).
Wie oben besprochen, werden Sensorhandschuh-Implementierungen in Betracht gezogen, bei welchen Sensoren auf der Handfläche des Handschuhs und/oder den Spitzen der Finger platziert sind, um zum Beispiel Berühren, Erfassen zu erkennen oder anderswie mit Objekten oder Oberflächen in Berührung zu kommen. Ein Beispiel dafür, wie ein solcher Sensor in eine Anordnung integriert werden könnte, ist in 10 gezeigt. In dem abgebildeten Beispiel erstreckt sich das biegsame Substrat 1002 über den Sensor S4 hinaus und weist eine Lasche 1004 auf, auf der die leitfähigen Bahnen des Sensors S15 gebildet sind. Die Lasche 1004 kann um das Innere des Handschuhs (wie durch den Pfeil gezeigt) derart gewickelt werden, dass sie mit der Fingerspitze des Handschuhs übereinstimmt. Irgendwelche Kräfte, die auf die Fingerspitze des Handschuhs einwirken (zum Beispiel dadurch, dass die Fingerspitze mit einer Oberfläche in Berührung kommt), werden von dem Sensor S15 erkannt. Selbstverständlich können solche Sensoren in eine Sensoranordnung den Handrücken, wie in 10 gezeigt, integriert werden. Alternativ können solche Sensoren als separate Anordnung für die Handfläche und die Fingerspitzen umgesetzt werden.
11 zeigt ein alternatives Design für eine Sensoranordnung 1100 für den Gebrauch in einem Sensorhandschuh, der nur 4 längliche Sensoren aufweist, S1–S3, für die 3 mittleren Finger und S4 für den Daumen. Selbstverständlich kann dieses einfachere Design einfacher und/oder billiger herzustellen sein und kann für einige Anwendungen ausreichen oder sogar besser geeignet sein als die Designs, die oben unter Bezugnahme auf die 3 und 7 beschrieben sind. Nichtsdestotrotz arbeitet die Sensoranordnung 1100 ähnlich wie die beschriebenen Sensoranordnungen und kann ausgelegt sein, um beide Ansätze zu verwenden. Gemäß einer besonderen Implementierung, wird das Substrat 1102 aus einem TPU-Material aufgebaut, und die leitfähigen Bahnen werden auf das Substrat 1102 anhand einer leitfähigen biegsamen Tinte, wie oben unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben, siebgedruckt. Flecke aus einem piezoresistiven Metall (zum Beispiel das Eeonyx-Textil, das oben besprochen wurde) werden in Berührung mit den leitfähigen Bahnen an den Stellen der Sensoren S1–S14 platziert. Siehe zum Beispiel piezoresistiver Fleck 1104 an Sensor S3. Ein zweites Substrat des TPU-Materials (nicht gezeigt) wird über der Anordnung 1100 platziert, und die Baugruppe wird erhitzt, um die Bauteile thermisch miteinander zu bonden, wodurch die piezoresistiven Flecke mit ihren jeweiligen Sensorbahnen in Berührung fixiert werden.
Wie bei der Sensoranordnung 700, kann eine Versteifung (nicht gezeigt) an das Substrat 1102 nahe den Enden der leitfähigen Bahnen geklebt werden, um das Einfügen der Baugruppe in einen Verbinder 1108 zu erlauben. Wie oben besprochen, erlaubt der Gebrauch der Versteifung die Verbindung der Sensoranordnung 1100 mit irgendeiner der umfassenden Vielzahl von Industriestandard-Verbindern, darunter zum Beispiel der Molex-Verbinder 0522710869. Wie ebenfalls oben unter Bezugnahme auf die Sensoranordnung 700 besprochen, können Versteifungen (nicht gezeigt) in Ausrichtung mit mindestens einigen der piezoresistiven Flecke und den entsprechenden Bahnmustern der Sensoranordnung 1100 zum Zweck des Verstärken der Signale, die von den entsprechenden Sensoren erzeugt werden, platziert werden.
Wie unter Bezugnahme auf die oben stehende Beschreibung offensichtlich ist, sind die Anwendungen für Sensorhandschuhe, die durch die vorliegende Offenbarung ermöglicht werden, zahlreich und vielfältig. Wie oben erwähnt, kann die Aktion einer menschlichen Hand in einem solchen Sensorhandschuh in Steuersysteme, Vorrichtungen und Prozesse sowohl in der realen als auch in der virtuellen Welt umgesetzt werden. Durch Verwenden eines Sensorhandschuhs, kann ein Mensch mit Objekten in einem virtuellen Raum interagieren, Nutzen in Video und Online-Gaming sowie für Unterrichts- und künstlerische Anwendungen haben. Ein Sensorhandschuh kann zum Beispiel verwendet werden, um eine chirurgische Vorgehensweise zu simulieren, ein virtuelles Musikinstrument zu spielen, ein virtuelles Orchester zu leiten, ein virtuelles Kunstwerk zu malen usw. Die Implementierung der Bewegungen einer menschlichen Hand in die virtuelle Welt könnte realistischere computergestützte Animation unterstützen. Industrieanwendungen könnten Fernsteuerung von Herstellungsgeräten oder Handhabung gefährlicher Materialien anhand von Robotern aufweisen. Wie man aus der Vielfalt dieser Beispiele ersieht, ist der Bereich von Anwendungen so gut wie unbegrenzt. Der Geltungsbereich dieser Offenbarung sollte daher nicht durch Verweis auf spezifische Anwendungen eingeschränkt werden.
Es ist für den Fachmann klar, dass Änderungen der Form und Einzelheiten der Implementierungen, die hier beschrieben sind, ausgeführt werden können, ohne vom Geltungsbereich dieser Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich, obwohl diverse Vorteile und Aspekte unter Bezugnahme auf besondere Implementierungen beschrieben wurden, sollte der Geltungsbereich dieser Offenbarung nicht durch Verweis auf solche Vorteile und Aspekte eingeschränkt werden.

Claims

Sensorsystem, das Folgendes umfasst: ein biegsames Substrat zum Ausrichten oder Integrieren mit einem Abschnitt eines Handschuhs, eine Vielzahl leitfähiger Bahnengruppen, die direkt auf dem Substrat an Sensorstellen gebildet werden, welche mindestens einigen Fingergelenken einer menschlichen Hand entsprechen, wobei jede der leitfähigen Bahnengruppen zwei oder mehr leitfähige Bahnen aufweist, wobei ein Widerstand zwischen den leitfähigen Bahnen in jeder der leitfähigen Bahnengruppen mit einer Kraft auf ein piezoresistives Material in Berührung mit der leitfähigen Bahnengruppe variiert, und Schaltungen, die konfiguriert sind, um ein Signal von jeder der leitfähigen Bahnengruppen zu empfangen und Steuerinformationen als Reaktion darauf zu erzeugen, wobei die Steuerinformationen die Kraft auf dem piezoresistiven Material in Berührung mit jeder der leitfähigen Bahnengruppen darstellen.
Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei das biegsame Substrat ein dielektrisches Material umfasst, und wobei das piezoresistive Material mehrere Flecke umfasst, wobei jeder Fleck des piezoresistiven Materials mit einer entsprechenden der leitfähigen Bahnengruppen an den Sensorstellen in Berührung ist.
Sensorsystem nach Anspruch 2, wobei das dielektrische Material ein Thermoplastmaterial umfasst, wobei das Sensorsystem ferner ein zweites biegsames Substrat aus dem Thermoplastmaterial umfasst, wobei das biegsame Substrat, auf dem die leitfähigen Bahnengruppen gebildet sind, die Flecke piezoresistiven Materials und das zweite biegsame Substrat thermisch zusammengeklebt sind, so dass die Flecke piezoresistiven Materials in Berührung mit den entsprechenden leitfähigen Bahnengruppen befestigt sind.
Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei das biegsame Substrat das piezoresistive Material ist.
Sensorsystem nach Anspruch 4, wobei das piezoresistive Substrat ein Textil ist.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die leitfähigen Bahnen leitfähige Tinte umfassen, die auf das biegsame Substrat gedruckt ist.
Sensorsystem nach Anspruch 6, wobei die leitfähige Tinte eine Elastomertinte umfasst, in der leitfähige Partikel suspendiert sind.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die leitfähigen Bahnen leitfähigen Lack umfassen, der auf dem biegsamen Substrat aufgebracht ist.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1–8, wobei eine Teilmenge der leitfähigen Bahnengruppen konfiguriert ist, um eine Kraft zu erfassen, die durch das Dehnen des Handschuhs als Reaktion auf das Spreizen von Fingern der menschlichen Hand verursacht wird.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1–9, wobei eine Teilmenge der leitfähigen Bahnengruppen konfiguriert ist, um Kraft zu erfassen, die durch Biegen eines Handgelenks, das zu der menschlichen Hand gehört, verursacht wird.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1–10, wobei eine Teilmenge der leitfähigen Bahnengruppen positioniert ist, um mit einer Handfläche der menschlichen Hand übereinzustimmen.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1–11, wobei eine Teilmenge der leitfähigen Bahnengruppen positioniert ist, um mit einer oder mehreren der Fingerspitzen der menschlichen Hand übereinzustimmen.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1–12, wobei die Steuerinformationen für den Gebrauch durch eine Rechenvorrichtung zum Steuern einer virtuellen Hand in einer virtuellen Umgebung konfiguriert sind.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1–12, wobei die Steuerinformationen für den Gebrauch durch ein elektronisches System zum Steuern einer Robotik-Vorrichtung konfiguriert sind.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1–14, wobei die leitfähigen Bahnen der leitfähigen Bahnengruppen an einer Kante des biegsamen Substrats enden, wobei das Sensorsystem ferner eine Versteifung umfasst, die mit dem biegsamen Substrat an der Kante des biegsamen Substrats gekoppelt ist, wobei die Versteifung Steifigkeit des biegsamen Substrats bereitstellt, um das Einfügen der Kante des biegsamen Substrats in einen Verbinder zum Routen der Signale zu und von dem Sensorsystem zu erleichtern.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1–15, das ferner eine Vielzahl von Versteifungen umfasst, wobei jede der Versteifungen benachbart zu einer entsprechenden der Sensorstellen positioniert ist.