[發明專利]傳感器及確定力方向的方法

在審

• 申請號: 201610430526.2
• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號: CN107515065A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 宋明鑫;肖華
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 江舟,董文倩

技術領域

本發明涉及傳感器領域，具體而言，涉及一種傳感器及確定力方向的方法。

背景技術

觸覺作為人們五大感官之一，在人類對事物認知歷程中擔當者重要角色。觸覺技術是實現觸覺交互的重要組成部分，通過觸覺技術可以增強用戶的視覺體驗，比如，將壓感觸控功能應用于手機游戲行業，解決當今手機觸屏無法實現“輕踩油門”等動作的弊端，通過觸覺互動即可提升操控手感與視覺的真實性與沉浸感。傳統人機方式往往是簡單的基于X、Y軸坐標進行操控，為了擴展人機交互方式、豐富用戶體驗、建立更好的人機交互關系，需要更多地引入Z軸深度的交互操作，即三維交互。單一方向的觸覺傳感器僅能實現對觸覺力大小進行表征，卻無法辨識觸覺力的方向。

隨著“觸覺交互”、“壓感觸控”等概念被逐漸引入手機、平板電腦等消費電子產品的研發中，觸覺傳感器成為國內外的研究熱點之一。

針對相關技術中存在的上述問題，目前尚未發現有效的解決方案。

發明內容

本發明實施例提供了一種傳感器及確定力方向的方法，以至少解決相關技術中的觸覺傳感器無法辨識觸覺力的方向的問題。

根據本發明的一個實施例，提供了一種傳感器，包括基體和極板，包括：弧面空腔基體，在所述弧面空腔基體的內壁分散設置一對或多對單電極電容的上極板；公共接地基體，在所述公共接地基體的內壁設置所述一對或多對單電極電容的公用下極板；其中，所述上極板與所述公用下極板構成電容器。

可選地，所述單電極電容為兩對。

可選地，所述弧面空腔基體為半球形空腔基體，所述上極板為類八分之一球面形狀的曲面電極。

可選地，所述弧面空腔基體為半球形空腔基體，，所述公共接地基體為與所述半球形等半徑的圓形。

可選地，所述公用下極板的半徑小于所述公共接地基體的半徑。

可選地，所述一對或多對單電極電容的上極板中，相鄰上極板之間存在間隙。

可選地，在所述上極板為偶數個的情況下，所述一對或多對單電極電容的上極板與所述公用下極板構成一對或多對差動式電容器，其中所述上極板的數量是所述差動式電容器的數量的兩倍。

可選地，所述上極板和所述公用下極板之間的介質為空氣。

可選的，所述弧面空腔基體和/或所述公共接地基體的材質為聚二甲基硅氧烷PDMS。

根據本發明的另一個實施例，提供了一種確定力方向的方法，應用所述實施例的傳感器，包括：接收三維力F；使用所述傳感器確定所述F的方向。

可選地，在所述傳感器包括電容器C1、C2、C3和C4時，使用所述傳感器確定所述F的方向包括：

通過以下公式計算所述F在三維分量的輸出電容值和

其中，X、Y、Z為空間維度，所述C1、C2、C3和C4的初始電容分別為和在所述F的作用下的輸出變化量分別為ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃和ΔC₄；

將所述和中最大值對應的方向確定為所述F的方向。

通過本發明，弧面空腔基體，在所述弧面空腔基體的內壁分散設置一對或多對單電極電容的上極板；公共接地基體，在所述公共接地基體的內壁設置所述一對或多對單電極電容的公用下極板；其中，所述上極板與所述公用下極板構成電容器。由于在弧面空腔基體的內壁分散設置一對或多對單電極電容的上極板，以此與公共接地基體上的下極板構成一對或多對單電極電容，并分散設置在弧面空腔基體的多個各個方向，通過各個方向的電容的變化分別感應各個方向的受力，因此解決相關技術中的觸覺傳感器無法辨識觸覺力的方向的問題，達到了實現三維力的觸覺感知的效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的傳感器的立體結構示意圖；

圖2是根據本發明實施例的確定力方向的方法的流程圖；

圖3是本發明實施例的差動式電容式三維力觸覺傳感器俯視圖；

圖4是根據本發明實施例的差動式電容式三維力觸覺傳感器側視圖；

圖5是本發明實施例的差動式電容式三維力觸覺傳感器法向受力示意圖；

圖6是本發明實施例的差動式電容式三維力觸覺傳感器切向受力示意圖。

具體實施方式