JP2021512329A - 時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサ、電子皮膚及びロボット - Google Patents
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Abstract
Description
複数のセンサユニットを備え、各センサユニットが4つの多機能層に含まれる領域を含み、各多機能層の内部に平行板コンデンサが含まれており、前記多機能層がアナログスイッチによりプロセッサに接続され、前記プロセッサが外部回路に接続され、
多機能層がアナログスイッチの時分割切替及びバスの制御によりセンサを領域に分けてシールドし、
各測定サイクルTが2つのサブサイクルT1とT2とからなり、
T1の場合、第1多機能層が多機能層の励起信号に接続され、第3多機能層がアナログデジタル変換回路に接続され、第2多機能層と第4多機能層とが同時にアースされ、又は第2多機能層と第4多機能層とがその内部平行板コンデンサの共通電極の励起信号に同時に接続され、第1多機能層と第3多機能層の内部平行板コンデンサを制御するアナログスイッチを切断するとともに、第2多機能層と第4多機能層の内部平行板コンデンサを制御するアナログスイッチをその内部平行板コンデンサの共通電極の励起信号に接続し、これにより、第1多機能層と第3多機能層とからなる平面コンデンサと類似したコンデンサC1が接触覚を実現する際に第2多機能層と第4多機能層の外部クロストークを受けないだけでなく、第1多機能層と第3多機能層の内部平行板コンデンサのクロストークも受けないようにするとともに、三次元力の変化を測定するよう、更に第2多機能層と第4多機能層とがシールド状態にある場合、その内部の平行板コンデンサが依然として動作状態にあるようにし、
T2の場合、第2多機能層が多機能層の励起信号に接続され、第4多機能層がアナログデジタル変換回路に接続され、第1多機能層と第3多機能層とが同時にアースされ、又は第1多機能層と第3多機能層とがその内部平行板コンデンサの共通電極の励起信号に同時に接続され、第2多機能層と第4多機能層の内部平行板コンデンサを制御するアナログスイッチを切断するとともに、第1多機能層と第3多機能層の内部平行板コンデンサを制御するアナログスイッチをその内部平行板コンデンサの共通電極の励起信号に接続し、これにより、第2多機能層と第4多機能層とからなる平面コンデンサと類似したコンデンサC2が接触覚を実現する際に第1多機能層と第3多機能層の外部クロストークを受けないだけでなく、第2多機能層と第4多機能層の内部平行板コンデンサのクロストークも受けないようにするとともに、三次元力の変化を測定するよう、更に第1多機能層と第3多機能層とがシールド状態にある場合、その内部の平行板コンデンサが依然として動作状態にあるようにし、
次のT3サイクル内において、シールド状態にあるセンサユニットの4つの多機能層を同時にアースし、又はその内部平行板コンデンサの共通電極の励起信号に同時に接続して、4つの多機能層の内部平行板コンデンサの共通電極を対応する共通電極の励起信号に接続し、シールド状態にあるセンサユニットが三次元力の変化を検出できるようにし、T3=Tとすることを特徴とする。
本実施例では、多機能層内部の三次元力を検出するための検出ユニットが平行板コンデンサである。
多機能層はその内部の平行板コンデンサに対して電磁シールド機能を実現することに用いられ、電磁シールドの実現方式はアースシールド及び等電位シールドの2種類があり、
外部電磁信号に対するアースシールドを実現するよう、多機能層のアナログスイッチをアース位置に切り替えると、多機能層をアースすることができ、外部電磁信号に対する等電位シールドを実現するよう、多機能層のアナログスイッチを対応する平行板コンデンサの共通電極に接続される励起信号に切り替えて、多機能層と平行板コンデンサの共通電極とが等電位を形成するようにする。
前記多機能層はアナログスイッチの時分割切替及びバスの制御によりセンサを領域に分けてシールドする機能を実現することができ、領域に分けて走査するとき、
図21に示すように、走査状態にあるセンサユニットに下記Tサイクル操作を実行させ、1つの測定サイクルTが2つのサブサイクルT1とT2とからなる。
本実施例では、多機能層内部の三次元力を検出するための検出ユニットがバリスタである。
T1サイクルの場合、第1多機能層1のアナログスイッチK1が第1多機能層1と多機能層の励起信号S1とを接続し、第3多機能層3のアナログスイッチK3が第3多機能層3とコンデンサのアナログデジタル変換回路m1とを接続し、第1多機能層1と第3多機能層3とが1つの平面コンデンサと類似したコンデンサC1を形成するようにし、第2多機能層2のアナログスイッチK2と第4多機能層4のアナログスイッチK4とが同時にアースされるが、第1多機能層1の内部バリスタ21を制御するアナログスイッチK1−1と第3多機能層3の内部バリスタ21を制御するアナログスイッチK3−1とを同時に開路し、平面コンデンサと類似したコンデンサC1が接触覚を実現する際に第2多機能層2と第4多機能層4の外部クロストークを受けないだけでなく、第1多機能層1と第3多機能層3の内部クロストークも受けないようにするとともに、第2多機能層2の内部バリスタ21を制御するアナログスイッチK2−1と第4多機能層4の内部バリスタ21を制御するアナログスイッチK4−1とその内部バリスタ21の共通電極6とを接続し、第2多機能層2と第4多機能層4とがシールド状態にある場合、その内部バリスタが依然として動作状態にあり、依然として三次元力の変化を測定できるようにする。
Claims (11)
- 時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサであって、
複数のセンサユニットを備え、各センサユニットが4つの多機能層に含まれる領域を含み、各多機能層の内部に平行板コンデンサが含まれており、前記多機能層がアナログスイッチによりプロセッサに接続され、前記プロセッサが外部回路に接続され、
前記多機能層がアナログスイッチの時分割切替及びバスの制御によりセンサを領域に分けてシールドし、各測定サイクルTが2つのサブサイクルT1とT2とからなり、
T1の場合、第1多機能層が多機能層の励起信号に接続され、第3多機能層がアナログデジタル変換回路に接続され、第2多機能層と第4多機能層とが同時にアースされ、又は第2多機能層と第4多機能層とがその内部平行板コンデンサの共通電極の励起信号に同時に接続され、第1多機能層と第3多機能層の内部平行板コンデンサを制御するアナログスイッチを切断するとともに、第2多機能層と第4多機能層の内部平行板コンデンサを制御するアナログスイッチをその内部平行板コンデンサの共通電極の励起信号に接続し、
T2の場合、第2多機能層が多機能層の励起信号に接続され、第4多機能層がアナログデジタル変換回路に接続され、第1多機能層と第3多機能層とが同時にアースされ、又は第1多機能層と第3多機能層とがその内部平行板コンデンサの共通電極の励起信号に同時に接続され、第2多機能層と第4多機能層の内部平行板コンデンサを制御するアナログスイッチを切断するとともに、第1多機能層と第3多機能層の内部平行板コンデンサを制御するアナログスイッチをその内部平行板コンデンサの共通電極の励起信号に接続し、
次のT3サイクル内において、シールド状態にあるセンサユニットの4つの多機能層を同時にアースし、又はその内部平行板コンデンサの共通電極の励起信号に同時に接続して、4つの多機能層の内部平行板コンデンサの共通電極を対応する共通電極の励起信号に接続し、シールド状態にあるセンサユニットが三次元力の変化を検出できるようにし、T3=Tとすることを特徴とする時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサ。 - 前記測定サイクルTが1〜20msであって、T1=T2=0.5Tであることを特徴とする請求項1に記載の時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサ。
- 各前記多機能層の内部にいずれも二層電極が設置され、上層が十字形共通電極であり、下層が上層十字型共通電極に対応する4つの独立電極であり、前記上層十字型共通電極と下層の4つの独立電極とが4つの平行板コンデンサを構成することを特徴とする請求項1又は2に記載の時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサ。
- 各多機能層に含まれる領域は多機能層に対応する上部と底部を含み、上部が可撓性導電材料で構成され、可撓性導電材料の外部には可撓性絶縁材料からなる保護層が設置され、底部が多層PCB板又はFPC板を含み、PCB板又はFPC板の下表面に可撓性絶縁層が設置され、可撓性絶縁層の下表面にはアナログスイッチにより制御されるアースシールド層が設置され、アナログスイッチにより制御されるアースシールド層の下表面に絶縁保護層が設置され、第1層PCB板又はFPC板には各多機能層に対応する環状電極が設置され、第2層PCB板又はFPC板に円形電極が設置され、円形電極に貫通孔が設置され、独立した導電領域を形成するように前記貫通孔を介して環状電極と円形電極とを接続し、前記上部と底部とが電気的に接続され、前記上層十字型共通電極が前記多機能層の内部に設置される中心導電性カラムにより前記第1層PCB板又はFPC板に電気的に接続され、下層独立電極が前記第1層PCB板又はFPC板に直接設置されることを特徴とする請求項3に記載の時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサ。
- 前記可撓性導電材料が有機導電性接着剤材料であり、前記有機導電性接着剤材料と前記多機能層との間に導電性接着剤接着層が設置されることを特徴とする請求項4に記載の時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサ。
- 前記アナログスイッチにより制御されるアースシールド層が有機シリコン導電性接着剤シールド層であり、前記絶縁保護層がPDMS保護層であることを特徴とする請求項4に記載の時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサ。
- 前記多機能層の上部と底部とが導電性ペーストで接着され又は圧着により電気的に接続され、導電性カラムが溶接、圧着又は導電性ペーストにより前記第1層PCB板又はFPC板に電気的に接続されることを特徴とする請求項4に記載の時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサ。
- 第1多機能層と第3多機能層とは高さが同じであって対向設置され、第2多機能層と第4多機能層とは高さが同じであって対向設置され、第1多機能層と第3多機能層との中心距離がd1であり、第2多機能層と第4多機能層との中心距離がd2であり、d1とd2の比が1.2〜5であり、第1多機能層と第3多機能層の高さがh1であり、第2多機能層と第4多機能層の高さがh2であり、h1とh2の差値が1〜3mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサ。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の時間に分けてシールドしかつ領域に分けてシールドする機能を有するセンサを備えることを特徴とする電子皮膚。
- 請求項9に記載の電子皮膚を備えることを特徴とするロボット。
- 請求項9に記載の電子皮膚を備えることを特徴とする人工知能義肢。
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