[發(fā)明專利]一種用于手套式鍵盤的柔性碳系應變傳感器陣列

在審

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• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112764533A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 袁震;太惠玲;蔣亞東;黃琦;趙秋妮;梁俊閣
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 許志輝

本發(fā)明屬于柔性納米電子應變傳感器陣列領(lǐng)域，公開了一種用于手套式鍵盤的柔性碳系應變傳感器陣列。本發(fā)明中應變傳感器陣列為兩組獨立對稱式布局結(jié)構(gòu)，分別布局于兩單元手套式柔性材料表面，每單元應變傳感器陣列共同通過電極連接于該單元信號獲取端，各單元均包含三類柔性傳感器，包括五片位于手套第一指關(guān)節(jié)處的第一指關(guān)節(jié)類柔性應變傳感器、四片位于手套掌指關(guān)節(jié)處的掌指關(guān)節(jié)類柔性應變傳感器和一片位于食指掌指關(guān)節(jié)與中指掌指關(guān)節(jié)間的關(guān)節(jié)間位類柔性應變傳感器，各單元通過各柔性應變傳感器信號變化與閾值設置，為信號獲取端提供指位動作信息。與現(xiàn)今輸入習慣兼容性好、便攜度高、后端信號獲取便利、手面積占用比小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性納米電子應變傳感器陣列領(lǐng)域，具體涉及一種用于手套式鍵盤的柔性碳系應變傳感器陣列。

背景技術(shù)

隨著電子產(chǎn)品的小型化、便攜化發(fā)展，對各類設備的便攜性提出了較高的要求。其中，鍵盤作為當今最主要的輸入設備在信息系統(tǒng)中具有重要的地位和作用。當今現(xiàn)有實體鍵盤主要有機械式、薄膜式和電容式，其中，機械式鍵盤最早被采用，其原理是通過特定鍵位的鍵帽按壓后引起的下端金屬彈片通斷來實現(xiàn)輸入，其特點是耐用性好、響應時間快、鍵程長，但工作噪聲大；薄膜式鍵盤是當今采用最多的鍵盤類型，其原理是通過按壓上層鍵帽后，按鍵下方導電膠材料或金屬膜層擠壓中間隔離層，使其與最下方電路層接觸，達到接通的效果，從而實現(xiàn)輸出，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、噪音小，但壽命較機械鍵盤短、鍵程較短；電容式鍵盤與薄膜式工作原理類似，不同點為其通過按壓鍵帽后的電位電容變化實現(xiàn)輸入，其特點是按鍵靈敏、使用壽命長、無鍵位沖突缺點：成本高、售價高、手感差。可以看出，三者在響應速度、耐久性、結(jié)構(gòu)復雜度、噪聲等方面互有優(yōu)劣，但面對當今便攜式電子設備的需求，傳統(tǒng)鍵盤因其工作原理與結(jié)構(gòu)特點，均存在尺寸較大、剛性、厚度較厚等無法解決的問題，在當今電子設備，尤其是便攜式設備如平板電腦等設備中限制了其廣泛應用，鍵盤體積與重量已與顯示設備等設備相同，且鍵程、按鍵大小都受到了極大限制，對使用者造成了極大的不便。

盡管已有部分報道介紹了基于傳統(tǒng)鍵盤結(jié)構(gòu)的軟體鍵盤，但其體積、重量、噪聲、使用舒適度均存在嚴重不足，且在彎折卷曲過程中對結(jié)構(gòu)的破壞性會造成鍵盤使用壽命的嚴重不足，且從原理上不可避免。

除了已實現(xiàn)應用的傳統(tǒng)鍵盤結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有部分報道基于手套結(jié)構(gòu)進行了手套式鍵盤的設計，但已有手套式鍵盤多在第一指關(guān)節(jié)處布局傳感器等動態(tài)檢測設備，在指尖布局壓力檢測設備實現(xiàn)按壓檢測，模擬鍵盤按壓，但現(xiàn)有布局均存在可輸入量少，輸入值與傳統(tǒng)鍵盤輸入方式不同等問題，嚴重增加了使用者的學習成本、限制了可輸入內(nèi)容多樣性，無法真正實現(xiàn)應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種能夠與現(xiàn)今輸入習慣兼容性好、便攜度高、后端信號獲取便利、手面積占用比小的用于手套式鍵盤的柔性碳系應變傳感器陣列，。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于手套式鍵盤的柔性碳系應變傳感器陣列，所述應變傳感器陣列為兩組獨立對稱式布局結(jié)構(gòu)，分別布局于兩單元手套式柔性材料表面，每單元應變傳感器陣列共同通過電極連接于該單元信號獲取端，所述信號獲取端位于手套掌骨背側(cè)中心處，各單元均包含三類柔性傳感器，其中包括五片位于手套第一指關(guān)節(jié)處的第一指關(guān)節(jié)類柔性應變傳感器、四片位于手套掌指關(guān)節(jié)處的掌指關(guān)節(jié)類柔性應變傳感器和一片位于食指掌指關(guān)節(jié)與中指掌指關(guān)節(jié)間的關(guān)節(jié)間位類柔性應變傳感器，各單元通過各柔性應變傳感器信號變化與閾值設置，用于為信號獲取端提供指位動作信息。

進一步的是，所述柔性材料為聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、丁腈橡膠、聚酰胺、SEBS、皮革或硅膠。

進一步的是，所述信號獲取端為聚酰亞胺材料的柔性電路板或尺寸小于2cm×3cm的剛性電路板。

進一步的是，所述柔性傳感器為柔性可拉伸襯底的碳系敏感材料的壓阻型或電容型應變傳感器。

進一步的是，所述碳系敏感材料為炭黑、石墨、石墨烯、碳納米管、C₆₀碳系材料及其復合材料。