[發明專利]一種人工智能皮膚及其檢測溫濕度和壓力的方法

有效

• 申請號: 201710757013.7
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107374780B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 高碩;王偉寧;鞏浩
• 申請（專利權）人: 北京中碩眾聯智能電子科技有限公司
• 主分類號: A61F2/10
• 分類號: A61F2/10;A61N1/36;A61B5/01;A61B5/00;G01D21/02
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙)13113
• 代理人: 張紅衛,劉珊珊

技術領域

本發明屬于醫療器械、人工智能、教學設備技術領域，用于制作人工智能皮膚，具體地說是一種人工智能皮膚及其檢測溫濕度和壓力的方法。

背景技術

皮膚是人類最為重要的感知器官之一，隨著機器人技術和電子醫療技術的高速發展，人工智能皮膚受到廣泛的關注。

人工智能皮膚是用功能型材料來模仿人體皮膚的產品。現有的人工智能皮膚大都采用傳感器等電路結構采集信號，結構復雜，不利于小型化和集成化，不易擴展到大面積，并且檢測靈敏度低。此外，現有的人工皮膚不具備智能檢測功能。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述問題，本發明旨在提供一種人工智能皮膚，以期能夠解決現有技術所存在的上述問題，本發明的另外一個目的是提供利用所述人工智能皮膚檢測溫濕度和壓力的方法。

本發明為實現上述目的，所采用的技術方案如下：

一種人工智能皮膚，包括信號采集部分和電路部分；

①信號采集部分

所述信號采集部分由自上而下依次設置的濕度敏感材料層、第一電極層、絕緣層、第二電極層、熱敏電阻材料層、第三電極層、壓電材料層和第四電極層組成；

所述濕度敏感材料層和第一電極層一起組成濕度檢測層；

所述第二電極層、熱敏電阻材料層和第三電極層一起組成溫度檢測層；

所述第三電極層、壓電材料層和第四電極層一起組成壓力檢測層；

所述第一電極層包括N（N≥2）個小電極；

②電路部分

所述電路部分包括前端電路和后端電路；

所述前端電路包括第一控制器、第二控制器和第一多路調制器，所述第一控制器的控制信號輸出端通過第一多路調制器分別與第一電極層的N個小電極的信號輸入端相連，所述第二控制器的控制信號輸出端與第二電極層、第三電極層的信號輸入端相連；

所述后端電路包括第一帶通濾波單元、第二帶通濾波單元、低通濾波單元、第一～第三模數轉換器和中央處理器；

所述濕度檢測層的信號輸出端依次串接第一帶通濾波單元、第一模數轉換器后與中央處理器的濕度信號輸入端相連；所述溫度檢測層的信號輸出端依次串接第二帶通濾波單元、第二模數轉換器后與中央處理器的溫度信號輸入端相連；所述壓力檢測層的信號輸出端依次串接低通濾波單元、第三模數轉換器后與中央處理器的壓力信號輸入端相連。

作為限定：所述第二電極層包括M1（M1≥1）個小電極，前端電路還包括第二多路調制器；

所述第二控制器的控制信號輸出端通過第二多路調制器分別與第二電極層的M1個小電極、第三電極層的信號輸入端相連。

作為第二種限定：所述第四電極層包括M2（M2≥1）個小電極。

作為第三種限定：所述后端電路還包括第三控制器和激勵電極層；

所述中央處理器的信號輸出端與第三控制器的信號輸入端相連，第三控制器的控制信號輸出端與激勵電極層的信號輸入端相連。

作為進一步限定：所述后端電路還包括第三控制器、第三多路調制器和激勵電極層；

所述激勵電極層包括M3個小激勵電極，所述M3≥N，且M3取M1、M2、N三者的最大值；

所述中央處理器的信號輸出端與第三控制器的信號輸入端相連，第三控制器的控制信號輸出端通過第三多路調制器分別與M3個小激勵電極的信號輸入端相連。

一種檢測溫濕度和壓力的方法，利用上述人工智能皮膚來實現，包括依次進行的以下步驟：

一、通過第一控制器將一頻率為的交流電壓/電流信號輸出至第一多路調制器，第一多路調制器將收到的交流電壓/電流信號調制之后輸出至第一電極層，通過第二控制器將一頻率為的交流電壓/電流信號輸出至第三電極層和第二電極層；

當第一電極層的第R（R∈[1，N]）小電極對應的人工智能皮膚外表的濕度發生變化時，濕度敏感材料層的介電常數發生變化，第R小電極和與其相鄰的小電極之間產生互感電容，濕度檢測層將含有所述互感電容信息的交流模擬電信號輸出至第一帶通濾波單元，當外界溫度變化時，熱敏電阻材料層的電阻率發生變化，溫度檢測層將含有電阻率變化的交流模擬電信號輸出至第二帶通濾波單元，當對人工智能皮膚施加壓力時，壓電材料層表面產生電荷并進一步形成交流模擬電信號，壓力檢測層將所述交流模擬電信號輸出至低通濾波單元；

其中，；