[发明专利]一种压电纤维交错排列的三维触摸感知结构及感知方法

权利要求书

1.一种压电纤维交错排列的三维触摸感知结构，其特征在于：包括由上至下依次层叠的上压电保护层（1）、上横向电极引线层（2）、上压电纤维主动层（3）、下横向电极引线层（4）、中压电保护层（5）、上纵向电极引线层（6）、下压电纤维主动层（7）、下纵向电极引线层（8）以及下压电保护层（9）；上压电纤维主动层（3）由横向间隔设置的压电纤维（11）以及位于相邻压电纤维（11）之间的聚酯隔离条（12）组成；下压电纤维主动层（7）由纵向间隔设置的压电纤维（11）以及位于相邻压电纤维（11）之间的聚酯隔离条（12）组成；压电纤维（11）的极化方向垂直于压电纤维（11）的上下侧面，并在压电纤维（11）的上下侧面上分别设有正电极（13）和负电极（14）；上横向电极引线层（2）和下横向电极引线层（4）的引线横向分布，并分别与上压电纤维主动层（3）上的正电极（13）和负电极（14）相连；上纵向电极引线层（6）和下纵向电极引线层（8）上的引线纵向分布，并分别与下压电纤维主动层（7）上的正电极（13）和负电极（14）相连。

2.根据权利要求1所述的压电纤维交错排列的三维触摸感知结构，其特征在于：上横向电极引线层（2）、下横向电极引线层（4）、上纵向电极引线层（6）以及下纵向电极引线层（8）上的引线均由主引线以及至少两根分支引线构成；分支引线由主引线引出，并与主引线相垂直；上横向电极引线层（2）和下横向电极引线层（4）上的主引线与上压电纤维主动层（3）上的压电纤维（11）相平行，分支引线与上压电纤维主动层（3）上对应位置处的正电极（13）或负电极（14）相连。

3.根据权利要求1所述的压电纤维交错排列的三维触摸感知结构的感知方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，由上压电纤维主动层（3）和下压电纤维主动层（7）上呈横向和纵向分布的压电纤维（11）实时感知按压力，并由正电极（13）和负电极（14）通过上横向电极引线层（2）、下横向电极引线层（4）、上纵向电极引线层（6）以及下纵向电极引线层（8）将实时压电信号传输出去；

步骤2，比较获得横向压电信号最强的压电纤维（11）位置以及纵向压电信号最强的压电纤维（11）位置，将横向压电信号最强的压电纤维（11）与纵向压电信号最强的压电纤维（11）的交叉位置作为实际按压的位置坐标；

步骤3，计算上压电纤维主动层（3）上压电信号最强的压电纤维（11）的压电信号变化率，根据压电信号变化率判断实际按压力大小。

4.根据权利要求3所述的压电纤维交错排列的三维触摸感知结构的感知方法，其特征在于，步骤3中，压电信号变化率由压电信号的峰值除以信号上升时间获得；峰值和信号上升时间由压电纤维（11）的响应曲线获得。

5.根据权利要求3所述的压电纤维交错排列的三维触摸感知结构的感知方法，其特征在于，步骤3中，根据压电信号变化率判断实际按压力大小具体是：按照压力阈值对实时采集的压电信号变化率进行分级，并输出相应的分级信号用于压力控制。