[发明专利]基于计算机算法进行压力定位应用于触觉传感器的方法

说明书

本发明公开了基于计算机算法进行压力定位应用于触觉传感器的方法，包括以下步骤：建立仿真电路模型，在触觉传感器模型电路上取点代表单位长度模型电路的电信号；触觉传感器施加压力前后，通过数据采集器采集和记录系统收集至少3次触觉传感器的不同电路间电路输出的电信号数据，通过提取不同电路间的电信号数据，得到所述模型电路上坐标点处的电信号的代数值；通过计算机智能算法模拟绘图反映施加压力的位置。该方法利用计算机智能算法，建立触觉传感器仿真电路模型来实现压力定位。此方法具有普适性且显著简化了电路集成系统。可用于物体识别、工厂分拣、人机交互和机械假肢等领域。

技术领域

本发明涉及基于计算机算法进行压力定位应用于触觉传感器的方法。

背景技术

在柔性电子快速发展的时代，智能柔性材料的需求日益增加，可穿戴材料也正朝着智能化方向发展，研究者们希望将可穿戴柔性电子器件与智能机器相结合，实现多功能集成。目前的智能机器人主要依靠其视觉系统，通过检测观测物体的红外信号反馈达到与周围环境的信息进行交互的目的，然而一些物体属性(如质量、光滑程度等)通过视觉系统无法判断，因此需要触觉系统来收集物体的信息，例如在控制抓握和操纵物体的过程中，当传感器与目标物体相互接触的时候，通过传感器与物体之间的相互作用力，可以采集到物体所在位置的重要信息，机械手臂通过采集到的信息调整对目标物体所施加的力的大小。触觉系统可对物体分拣、数据采集等方面提供依托，推动工业制造、机械假肢、可穿戴智能电子设备的发展。

目前，大多数方法都是通过大面积柔性压力传感器阵列来实时、动态地描绘压力分布。在柔性基底上集成传感器阵列来提高传感器的精度，并监测压力的动态变化是一种普遍的手段，但这种方式显著增加了工艺的难度，并增加了电路的复杂性以及人工计算量。目前还有的一个挑战是，如若有一个甚至多个电路发生断路的情况，会导致传感器的大面积瘫痪，影响其正常工作。因此，为了满足用于智能机器的触觉传感器的发展需求，找到一种简单的压力定位策略至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供基于计算机算法进行压力定位应用于触觉传感器的方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

本发明提供基于计算机算法进行压力定位应用于触觉传感器的方法，包括以下步骤：

S1、建立仿真电路模型，在触觉传感器模型电路上取点代表单位长度模型电路的电信号；

S2、对触觉传感器施加压力前后，通过数据采集器采集和记录系统收集至少3次触觉传感器的不同电路间电路输出的电信号数据，通过提取不同电路间的电信号数据，得到所述模型电路上坐标点处的电信号的代数值；

S3、分别提取施加压力前后的电信号数据，计算出所述电信号数据的平均值，模拟采集不同输出端时的电信号路径，并计算途径到每个坐标点处时该点处的电信号数据占总的电信号数据的百分比，通过将所得到的每个坐标点的数据加和得到该点电信号的总代数值；

S4、将施加压力后的每个坐标点得到的总代数值减去未施加压力时该坐标点得到的总代数值后，除以该点未施加压力时的总代数值得到每个坐标点的代数关系终值，通过计算机智能算法模拟绘图反映施加压力的位置。

在一些实施方式中，电信号为电流或电阻。

在一些实施方式中，触觉传感器包括基底、导电功能材料以及外接电路，所述导电功能材料与所述基底复合，并与所述外接电路电连接。

在一些实施方式中，所述外界电路的连接方式，表示仿真电路的结构；所述触觉传感器连接的导线密度越高，通过电路关系取得的坐标点越多，得出的数据关系越接近于实际模型，从而提高触觉传感器的精度。

具体的，在测量过程中，测量两导线之间的电信号关系，类比两导线之间的电流流通路径，通过电路模拟软件，构建与电流流通路径相匹配的仿真电路模型，再通过数据采集器采集和记录系统收集电路输出的电信号(电阻或电流)，用于模拟两导线之间的电信号关系。