[发明专利]一种碰撞检测电子皮肤及检测量计算方法

说明书

本发明实施例提供一种碰撞检测电子皮肤及检测量计算方法，包括：上层基板、下层基板、弹性支撑组和位移传感器组；上层基板位于下层基板上部，弹性支撑组和位移传感器组交错分布于上层基板和下层基板之间；弹性支撑组用于将上层基板和下层基板进行弹性连接，支撑上层基板和碰撞外力，并将碰撞外力转化为弹性位移；位移传感器组用于检测弹性位移的具体参数；方法用于计算碰撞力大小和碰撞位置坐标。本发明实施例提供的碰撞检测电子皮肤易于大面积制造、结构简单、信号调理和处理简便、可实现大范围碰撞力和大面积碰撞位置的有效检测，扩展了电子皮肤的实际使用能力。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种碰撞检测电子皮肤及检测量计算方法。

背景技术

碰撞检测类传感器及电子皮肤在各种工业生产、人机协作等具有安全要求的行业中具有广泛的应用需求。

现有的碰撞检测类传感器有液压/气压式、阵列式等。液压/气压式碰撞检测传感器是在腔体内布置液压/气压敏感单元。当液压/气压式碰撞检测传感器受到碰撞时，腔内液/气体受到挤压，会引起液压/气压敏感单元输出信号变化，通过测量液压/气压敏感单元输出信号变化可以推算出碰撞力的大小，但是不能检测碰撞受力的位置。

阵列式碰撞检测电子皮肤是在刚性或柔性基底上阵列式排布多个力敏感单元。当阵列式碰撞检测电子皮肤受到碰撞时，会导致碰撞受力位置处的力敏感单元输出信号变化，通过对阵列各个力敏感单元输出信号的检测和分析，可以确定出碰撞力的大小和碰撞位置。但是阵列式碰撞检测电子皮肤的制作工艺较为复杂、难于大面积制作、信号采集调理电路复杂且数据处理量大。此外，通过阵列式传感器进行碰撞检测还受到力敏感单元尺寸的影响，存在检测空间分辨有限的问题。

鉴于此，如何提供一种易于制造、信号调理和处理简单、能检测碰撞力大小和碰撞位置的碰撞检测电子皮肤成为实际应用中需要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种碰撞检测电子皮肤及检测量计算方法，用以解决现有技术中碰撞检测传感器检测范围有限，或者制作工艺复杂、不利于实施的缺陷。

第一方面，本发明实施例提供一种碰撞检测电子皮肤，包括：上层基板、下层基板、弹性支撑组和位移传感器组；

所述上层基板位于所述下层基板上部，所述弹性支撑组和所述位移传感器组交错分布于所述上层基板和所述下层基板之间；

所述弹性支撑组用于将所述上层基板和所述下层基板进行弹性连接，支撑所述上层基板和碰撞外力，并将所述碰撞外力转化为弹性位移；

所述位移传感器组用于检测所述弹性位移的具体参数。

优选地，所述上层基板和所述下层基板为平面或者曲面。

优选地，所述弹性支撑组包括若干弹性支撑单元，所述弹性支撑单元采用弹簧或弹性元件或由弹性材料制成。

优选地，所述弹性支撑单元采用一种杨氏模量的弹簧或弹性元件或者弹性材料制成，或者由具备不同杨氏模量的弹性元件或者弹性材料串联组成。

优选地，所述位移传感器组包括若干位移传感器单元，所述位移传感器单元通过调理电路将位移信号转化为电信号。

优选地，所述位移传感器单元至少为三个。

所述位移传感器单元可采用热感应式传感器、或电容式传感器、或压阻式传感器、或光电式传感器、或电磁式传感器、或电涡流式传感器等位移传感器，本发明不做具体限制。所述位移传感器的调理电路根据传感原理不同，可采用不同的电信号调理方案，本发明不做具体限制。

优选地，所述位移传感器组采用热感应式位移传感器组，所述热感应式位移传感器组包括压热功能材料组和热敏电阻传感器组；所述热感应式传感器组通过所述调理电路将位移信号转化为电信号。