一种基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115523943A(43)申请公布日2022.12.27(21)申请号202211336024.5(22)申请日2022.10.28(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人疏静张卫东朱晓波高家乐戴祎杰(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203专利代理师王安(51)Int.Cl.G01D5/12(2006.01)G01D21/02(2006.01)G06N3/08(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统(57)摘要本发明公开了一种基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统，其中无网格柔性平面传感模块用于感知多模态触觉信息并转化为电阻信息，边缘电极模块包括N根电极，均嵌入在无网格柔性平面传感模块边缘，N根电极分布式排列，互相均不接触，任意两根电极组成一个电阻通道，电阻测量电路模块用于记录边缘电极模块中多路通道电阻变化信息并输入神经网络模块；神经网络模块用于输出多模态触觉信息。本发明的技术方案中采用多根边缘电极相互组成电阻测量通道，电阻测量通道数影响多模态触觉信息的感知精度，在保留精度的情况下能够显著减少电极数量，避免复杂的导线互连，可以对多模态的触觉信息进行实时、精确的感知。CN115523943ACN115523943A权利要求书1/2页1.一种基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统，其特征在于，包括无网格柔性平面传感模块、边缘电极模块、电阻测量电路模块、神经网络模块；所述无网格柔性平面传感模块用于感知多模态触觉信息并转化为电阻信息；所述边缘电极模块包括N根电极，均嵌入在无网格柔性平面传感模块边缘，N根电极分布式排列，互相均不接触，任意两根电极组成一个电阻通道，N根电极组成个电阻通道；所述电阻通道数大于等于所需感知的多模态触觉信息维度；所述电阻测量电路模块用于记录边缘电极模块中路通道电阻变化信息并输入神经网络模块；所述神经网络模块用于输出多模态触觉信息，神经网络模块的输入数共为个。2.根据权利要求1所述的基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统，其特征在于，所述无网格柔性平面传感模块为微结构，基底材料为绝缘材料，基底材料中掺杂导电填料；无网格柔性平面传感单元外部封装柔性材料。3.根据权利要求1所述的基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统，其特征在于，所述多模态触觉信息包括但不限于单点或多点压力大小、压力作用位置、压力作用形状、压力作用面积、压力作用方向、温度、湿度；所述压力作用形状包括三角形，四边形，六边形，十二边形或其余多边形。4.根据权利要求1所述的基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统，其特征在于，所述边缘电极模块嵌入在无网格柔性平面传感模块边缘；所述电极的一端均嵌入无网格柔性平面传感模块，另一端伸出无网格柔性平面传感模块，电极之间互不交叉。5.根据权利要求2所述的基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统，其特征在于，所述微结构包括多孔结构、含骨架结构、表面凸起结构；所述基底材料包括橡胶、PI、PVDF、PDMS、PEDOT:PSS中的一种或多种；所述导电填料包括炭黑、碳纳米管、石墨烯以及纳米金属颗粒中的一种或多种。6.根据权利要求4所述的基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统，其特征在于，所述电阻测量电路模块为时分复用多路电阻测量电路，测量边缘电极模块中不同电极组合之间的电阻，包括控制单元，通路选择单元，电阻测算单元，数据传输单元；通路选择单元由多个多路选择开关组成，配合时序电平完成不同边缘电极组合间电阻通道的切换，电阻测算单元包括运算放大器和电阻组成比例放大器，根据通道电阻的不同输出不同电位，所述控制单元用于为通路选择单元提供对应的时序电平，并将电阻测算单元输出的电位进行测算得到通道阻值的大小，数据传输单元将各通道阻值数据传输至神经网络模块。7.根据权利要求2所述的基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统，其特征在于，所述无网格柔性平面传感模块上还设置PI薄膜，所述PI薄膜基于饱和盐湿度发生装置得到不同湿度下的电容不同。8.根据权利要求7所述的基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统，其特征在于，所述PI薄膜上绘制导电银线网格，所述导电银线网格基于银线电阻对温度的相应曲线，根据银线网格的电阻获取外部温度。2CN115523943A权利要求书2/2页9.根据权利要求1所述的基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统，其特征在于，所述神经网络模块基于数据集对进行训练；所述数据集为多模态触觉信息及其相应的多通道阻值变化信息；训练后的神经网络模块基于电阻测量电路模块输出的多通道阻值信息，输出多模态触觉信息，包括压