[發明專利]一種基于無網格傳感平面的柔性多模態觸覺感知系統

在審

• 申請號: 202211336024.5
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115523943A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 疏靜;張衛東;朱曉波;高家樂;戴祎杰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;G01D21/02;G06N3/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 王安

1.一種基于無網格傳感平面的柔性多模態觸覺感知系統，其特征在于，包括無網格柔性平面傳感模塊、邊緣電極模塊、電阻測量電路模塊、神經網絡模塊；

所述無網格柔性平面傳感模塊用于感知多模態觸覺信息并轉化為電阻信息；

所述邊緣電極模塊包括N根電極，均嵌入在無網格柔性平面傳感模塊邊緣，N根電極分布式排列，互相均不接觸，任意兩根電極組成一個電阻通道，N根電極組成個電阻通道；

所述電阻通道數大于等于所需感知的多模態觸覺信息維度；

所述電阻測量電路模塊用于記錄邊緣電極模塊中路通道電阻變化信息并輸入神經網絡模塊；

所述神經網絡模塊用于輸出多模態觸覺信息，神經網絡模塊的輸入數共為個。

2.根據權利要求1所述的基于無網格傳感平面的柔性多模態觸覺感知系統，其特征在于，所述無網格柔性平面傳感模塊為微結構，基底材料為絕緣材料，基底材料中摻雜導電填料；無網格柔性平面傳感單元外部封裝柔性材料。

3.根據權利要求1所述的基于無網格傳感平面的柔性多模態觸覺感知系統，其特征在于，所述多模態觸覺信息包括但不限于單點或多點壓力大小、壓力作用位置、壓力作用形狀、壓力作用面積、壓力作用方向、溫度、濕度；

所述壓力作用形狀包括三角形，四邊形，六邊形，十二邊形或其余多邊形。

4.根據權利要求1所述的基于無網格傳感平面的柔性多模態觸覺感知系統，其特征在于，所述邊緣電極模塊嵌入在無網格柔性平面傳感模塊邊緣；

所述電極的一端均嵌入無網格柔性平面傳感模塊，另一端伸出無網格柔性平面傳感模塊，電極之間互不交叉。

5.根據權利要求2所述的基于無網格傳感平面的柔性多模態觸覺感知系統，其特征在于，所述微結構包括多孔結構、含骨架結構、表面凸起結構；

所述基底材料包括橡膠、PI、PVDF、PDMS、PEDOT:PSS中的一種或多種；所述導電填料包括炭黑、碳納米管、石墨烯以及納米金屬顆粒中的一種或多種。

6.根據權利要求4所述的基于無網格傳感平面的柔性多模態觸覺感知系統，其特征在于，所述電阻測量電路模塊為時分復用多路電阻測量電路，測量邊緣電極模塊中不同電極組合之間的電阻，包括控制單元，通路選擇單元，電阻測算單元，數據傳輸單元；

通路選擇單元由多個多路選擇開關組成，配合時序電平完成不同邊緣電極組合間電阻通道的切換，電阻測算單元包括運算放大器和電阻組成比例放大器，根據通道電阻的不同輸出不同電位，所述控制單元用于為通路選擇單元提供對應的時序電平，并將電阻測算單元輸出的電位進行測算得到通道阻值的大小，數據傳輸單元將各通道阻值數據傳輸至神經網絡模塊。

7.根據權利要求2所述的基于無網格傳感平面的柔性多模態觸覺感知系統，其特征在于，所述無網格柔性平面傳感模塊上還設置PI薄膜，所述PI薄膜基于飽和鹽濕度發生裝置得到不同濕度下的電容不同。

8.根據權利要求7所述的基于無網格傳感平面的柔性多模態觸覺感知系統，其特征在于，所述PI薄膜上繪制導電銀線網格，所述導電銀線網格基于銀線電阻對溫度的相應曲線，根據銀線網格的電阻獲取外部溫度。

9.根據權利要求1所述的基于無網格傳感平面的柔性多模態觸覺感知系統，其特征在于，所述神經網絡模塊基于數據集對進行訓練；

所述數據集為多模態觸覺信息及其相應的多通道阻值變化信息；

訓練后的神經網絡模塊基于電阻測量電路模塊輸出的多通道阻值信息，輸出多模態觸覺信息，包括壓力作用形狀，壓力作用橫坐標，壓力作用縱坐標，壓力作用面積，壓力作用大小，溫度，濕度。