[发明专利]薄膜柔性触觉传感器和利用感测网络来感测压力的方法

说明书

公开了薄膜柔性触觉传感器和利用感测网络来感测压力的方法，具体地，该感测网络包括设置在柔性材料中的光学通道的阵列。光学通道中的每一个具有处于第一端部处的输入部和处于第二端部处的输出部。将光源联接至每一个相应关联的光学通道的输入部。每一个光源将具有第一预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中。将光检测器联接至每一个相应关联的光学通道的输出部。每一个光检测器接收来自所述关联的光学通道的光信号，并按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号。处理器接收来自每一个光检测器的输出信号，并且基于所接收的信号，来确定施加至所述感测网络的压力的量。

技术领域

本公开总体上涉及用于利用薄膜光学感测网络来进行触觉感测的系统和方法。

背景技术

存在有益于实现人工触摸感测的多个领域。触觉传感器是一种换能器，其可以用于通过测量施加在换能器的表面与和该换能器表面接触的物体之间的力，来提供这种人工触摸感测。触觉传感器通常在如下应用中使用，即，其涉及处理或操纵一物体(例如，机器人抓手)，来确保施加至这种物体的力的量完全保持在可能对该物体致使损坏的水平之下，但具有足够抓住并控制该物体的足够力量。当在操作期间经受重复性应力时，由压力传感器阵列、应变仪插座(rosette)或其它机电感测系统形成的触觉传感器经受永久性变形、提供移位灵敏度、低于最佳的可靠性以及短寿命。

因此，需要一种克服了上述问题的、用于触觉感测的改进系统和方法。

发明内容

在一个方面，一种薄膜柔性触觉传感器，该薄膜柔性触觉传感器包括感测网络，该感测网络由设置在柔性材料中的光学通道的阵列形成。所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部。所述薄膜柔性触觉传感器还包括多个光源，针对所述光学通道中的每一个对应一个光源。所述多个光源中的每一个联接至相应关联的光学通道的输入部。所述多个光源中的每一个将具有第一预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中。所述薄膜柔性触觉传感器还包括多个光检测器，针对所述光学通道中的每一个对应一个光检测器。所述多个光检测器中的每一个联接至相应关联的光学通道的输出部。所述多个光检测器中的每一个接收来自所述关联的光学通道的光信号，并按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号。所述薄膜柔性触觉传感器还包括处理器，该处理器被联接成接收来自所述多个光检测器中的每一个的输出信号。所述处理器被配置成基于来自所述多个光检测器的所接收的信号，确定施加至所述感测网络的压力的量。

在另一方面，一种薄膜柔性触觉传感器，该薄膜柔性触觉传感器包括感测网络，该感测网络由设置在柔性材料中的一个或更多个光学通道的阵列形成。所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部。所述薄膜柔性触觉传感器还包括一个或更多个光源，针对所述光学通道中的每一个对应一个光源。所述一个或更多个光源中的每一个联接至相应关联的光学通道的输入部。所述一个或更多个光源中的每一个将具有第一预定频率和特性的光信号引导到所述关联的光学通道中。所述薄膜柔性触觉传感器还包括一个或更多个光检测器，针对所述光学通道中的每一个对应一个光检测器。所述一个或更多个光检测器中的每一个联接至相应关联的光学通道的输出部。所述一个或更多个光检测器中的每一个接收来自所述关联的光学通道的光信号，并按第二预定频率生成与所接收的光信号的量值相对应的输出信号。所述薄膜柔性触觉传感器还包括处理器，该处理器被联接成接收来自所述一个或更多个光检测器中的每一个的输出信号。该处理器被配置成，基于来自所述一个或更多个检测器的所接收的信号，确定施加至所述感测网络的压力的量。

在又一方面，一种利用感测网络来感测压力的方法，该感测网络由设置在柔性材料中的光学通道的阵列形成。所述光学通道中的每一个具有处于其第一端部处的输入部和处于其第二端部处的输出部。将光信号引导到所述光学通道中的每一个中。所述光信号中的每一个具有第一预定频率和特性。在所述光学通道中的每一个的输出部处接收光信号，并且在所述关联的光学通道的输出部处，按第二预定频率生成与每一个所接收的光信号的量值相对应的输出信号。处理所述输出信号，以确定施加至所述感测网络的压力的量。