[发明专利]一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器

说明书

本发明公开了一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器，一种仿生皮肤用的电感线圈阵列结构，包括ADC模数转换电路和多组磁电传感器，每组磁电传感器以并列形式对应地接入到所述ADC模数转换电路的各个输入端，且每组磁电传感器之间距离相等；每组磁电传感器包括多个磁电传感器，且组内的多个磁电传感器均并联到对应的同一回路中，其中，所述磁电传感器采用本发明的一种仿生皮肤用的传感器。另外，在通过一种仿生皮肤用的接触点发生位置定位法的基础上进行扩展拼接，每组内各个磁电传感器并联回路可向y轴向进行并联连接扩展，通过增加ADC模数转换电路的输入端连接引脚扩展x轴向上的并联回路，实现整个定位电路在平面上进行拼接。

技术领域

本发明涉及仿生皮肤技术领域，具体涉及一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器。

背景技术

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的Subramanian Sundaram可伸缩触觉手套，上面布置了548个传感器和64个导电线电极。该传感器阵列由一张力敏薄膜和导电线网络组成。电极与薄膜之间的每一个重合点都对垂直力敏感，并会记录通过薄膜的电阻。

虽然现有人造皮肤利用传感器能够定位接触位置，但成本仍然较高，并且对压力、温度和频率变动的精度较低，大部分薄膜类产品无法精确定位，扩展性和拼接性能较差，使用油墨打印或者其他橡胶材质的产品触感不够柔软和贴近人体，并且传感器无源感应的方式，需要外接电源，容易产生短路和不必要的能源损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有人造皮肤利用传感器能够定位接触位置的成本较高，并且对压力、温度和频率变动的精度较低，大部分薄膜类产品无法精确定位，扩展性和拼接性能较差，使用油墨打印或者其他橡胶材质的产品触感不够柔软和贴近人体，并且传感器无源感应的方式，需要外接电源，容易产生短路和不必要的能源损失。

本发明提供了解决上述问题的一种仿生皮肤用传感器、线圈阵列、定位法及触觉采集器。本发明综合考虑皮肤的质感和生物特性，解决了人造皮肤无法拼接以及柔韧性问题，同时采用有源方式可感测压力、频率甚至温度，不会因为体表不平整和折曲产生短路，其中有源方式是通过电感线圈产生自感电流。

本发明通过下述技术方案实现：

一种仿生皮肤用的传感器，包括一个柔性基底，还包括线圈结构、磁芯和上板，所述柔性基底上通过硬性绝缘胶固定有多个线圈结构，所述线圈结构水平设置于所述柔性基底上，所述线圈结构外部通过硬性绝缘胶进行包裹；所述线圈结构一端作为正极、另一端作为负极；

所述磁芯部分穿入所述线圈结构，所述磁芯底部与所述柔性基底之间设置有第一软性填充结构，穿入部分的磁芯与外围的线圈结构非接触；

所述磁芯上设置有一个方形上板，所述上板采用硅橡胶制作而成，且所述上板与所述柔性基底的边长相等，且上板与柔性基底上下吻合对应；所述上板与线圈结构之间设置有第二软性填充结构，线圈结构外围还设置有第三软性填充结构；

所述线圈结构的外径小于柔性基底的边长，磁芯的直径小于线圈结构的内径；所述线圈结构形状为环形体，磁芯形状圆柱体。

优选地，所述上板与所述柔性基底的边长均为3mm，高度均为0.5mm；所述磁芯的直径为1.2mm，线圈结构的内径为1.6mm，第一软性填充结构的直径为1.6mm；所述第一软性填充结构的高度为0.7mm，第二软性填充结构的高度为0.5mm，第三软性填充结构的高度为1.0mm。

优选地，所述线圈结构包括多层线圈，且各层线圈之间填充有硬性绝缘胶；多个所述线圈结构之间填充有硅酮玻璃胶。

优选地，所述第一软性填充结构、第二软性填充结构、第三软性填充结构均采用硅酮玻璃胶软性胶材质；且所述第一软性填充结构采用硅酮玻璃胶软性胶进行半填充，第二软性填充结构采用硅酮玻璃胶软性胶进行全填充，第三软性填充结构采用硅酮玻璃胶软性胶进行全填充或者留空。