[發明專利]可穿戴式布萊葉盲文識別系統及其識別方法、制備方法

在審

• 申請號: 201911306575.5
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111103076A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 劉景全;姜春蓬
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01L1/20
• 分類號: G01L1/20;G09B21/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 劉翠

本發明提供了一種基于高密度柔性觸覺傳感器的可穿戴式布萊葉盲文識別系統。該識別系統主要由行列復用的柔性觸覺壓阻式傳感器陣列和采集電路組成。觸覺傳感器陣列整體重量輕，具有高度的便攜性，無需人工干預，無需額外光源，可以在潮濕的環境下正常工作。同時提供了一種識別方法和制備方法。識別方法采用模板匹配算法可以準確識別布萊葉盲文，將傳感器采集到的壓力信號轉化為電壓信號，進而轉化為被測者手指按壓的盲文字符，最后發送到應用終端上進行顯示，并由耳機播放語音，輔助視障人群理解盲文。制備方法簡單，易于大規模生產，成本較低，具有切實可行的實際意義。

技術領域

本發明涉及柔性觸覺傳感器技術領域，具體地，涉及一種基于高密度柔性觸覺傳感器的可穿戴式布萊葉盲文識別系統及其識別方法、制備方法。

背景技術

觸覺，作為人類重要的感知能力之一，使得我們在與外界接觸時，能有效地分辨力覺、滑覺、扭轉、紋理，甚至還包括溫度和濕度等參數，幫助人類感知外界的變化并傳遞給大腦做出相應的判斷。同時，觸覺也是人機交互過程中最為重要的物理量之一，是人與機器進行信息互換的媒介和支撐。因此，越來越多的人機交互平臺、機器臂、可穿戴設備都對高精度的觸覺傳感陣列提出了要求。觸覺傳感器中最常見的單一檢測對象是對壓力的檢測，主要包括壓阻式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器和摩擦電式壓力傳感器。

壓阻式壓力傳感器的主要作用機制是當垂直的壓力作用于傳感器上時，引起壓阻材料的電阻發生變化，并將該種電阻變化轉變為對應的電壓變化，進而通過后端的采集電路進行放大、比較和數據處理，反應壓力的幅值大小和位置分布。壓阻式壓力傳感器的原理簡單，測試電路結構容易實現，因此被廣泛應用于生活中的壓力測量。壓阻式壓力傳感器的性能主要取決于壓阻材料的力學響應。對于柔性觸覺傳感器而言，導電聚合物型的壓阻材料既可以滿足傳感器本身的柔性需求，又具備良好的壓阻特性，靈敏度高，工作量程能夠滿足可穿戴式器件的應用要求，可基本排除外界電磁場的干擾，是一種首選的柔性壓力傳感器的敏感材料。

布萊葉盲文是一種專為盲人設計的，靠觸覺感知的凸點文字，每個盲文字塊由6點組成，通過不同凸點數量和位置的排列組合代表不同的字符。盲文的尺寸、凸點的高度和排布的間隔等都有統一的規定，因此視障人群可以依靠手指的觸摸來識別文字內容。但是由于視障人群本身的熟練程度不同，在識別盲文時存在一定的錯誤率，且長時間的讀寫盲文對于其本身而言存在巨大的體能消耗。因此，一種便攜可靠的盲文識別工具對于提升視障人群的信息讀取速度和質量，具有重大的意義。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種基于高密度柔性觸覺傳感器的可穿戴式布萊葉盲文識別系統及其制備方法，采用高密度柔性觸覺傳感器陣列，可以用于布萊葉盲文識別。本發明通過高密度觸覺傳感器與后端可穿戴式采集電路共同集成在可穿戴設備(例如便攜手環)上，可在移動環境中識別布萊葉盲文，并將識別結果發送到應用終端(例如安裝于安卓手機的應用APP)上進行結果展示和語音播放，輔助用戶提高盲文理解的速度和準確度。

本發明是通過以下技術方案實現的。

根據本發明的一個方面，提供了一種可穿戴式布萊葉盲文識別系統，包括：

-柔性觸覺傳感器，所述柔性觸覺傳感器用于檢測盲文凸點引起傳感器的電阻變化，并將電阻變化轉換為電壓信號后發送至可穿戴式采集電路；

-可穿戴式采集電路，所述可穿戴式采集電路用于對接收到的電信號進行數據處理，生成識別結果并發送至應用終端；

-應用終端，所述應用終端用于將接收到的識別結果進行展示并合成語音輸出；

其中：

所述柔性觸覺傳感器包括：由上至下依次設置的頂電極層、壓阻層和底電極層；