[发明专利]一种基于柔性压电传感技术的表面阻抗识别方法和装置

说明书

本公开关于一种基于柔性压电传感技术的表面阻抗识别方法和识别装置。所述方法包括以下步骤：将阻抗识别系统固定于待测表面，所述阻抗识别系统包括电极、与所述电极连接的电致变形模块、位于所述电致变形模块下方的绝缘层、位于所述绝缘层下方的传感器模块以及位于所述电致变形模块上方的硬质材料；为所述电致变形模块通电以致使所述电致变形模块变形，所述绝缘层将由于电致变形模块变形引起的载荷传递到所述传感器模块，并且所述载荷被进一步传递到所述待测表面，引起所述传感器模块的输出的电信号差别；并且由连接到所述传感器模块的上下电极的电学设备测量所述电信号差别，并且根据所述电信号差别来识别所述待测表面的阻抗。

技术领域

本公开涉及表面阻抗识别，尤其涉及基于柔性压电传感技术的表面阻抗识别方法和装置。

背景技术

在日常生活中，经常需要判断穴位的位置。已知在肌肉分界处及肌肉、肌腱起止点处的组织模量低于穴位周围肌肉、肌腱的组织模量。传统上，采用基于高斯混合噪声生成式对抗网络的物体硬度识别方法。

图1是现有技术中用于进行表面阻抗识别方法的示意图。参照图1，在现有技术的基于高斯混合噪声生成式对抗网络的物体硬度识别方法中，以小规模标注硬度等级的触觉数据作为真值，训练高斯混合噪声生成式对抗网络，将高斯混合噪声输入所述高斯混合噪声生成式对抗网络，获取大规模生成样本；以高斯混合噪声生成式对抗网络的判别器的参数作为硬度识别网络参数的初值，利用所述大规模生成样本对硬度识别网络进行预训练，使用标注硬度等级的触觉数据对硬度识别网络进行再次训练，确定硬度识别网络的参数；将待预测的触觉数据输入硬度识别网络，获得待预测的触觉数据的硬度等级。具体步骤为：步骤1.1：用机械臂前端的传感器碰触目标物体，采集触觉数据，将采集的触觉数据依据其硬度物理属性划分为L个硬度等级，并标注相应的标签为1、2、3、...、L，获得L类标注硬度等级的触觉数据。

在硬质的机械手表面贴附传感器，通过控制机械手对表面施加压力，根据传感器的读数判断表面软硬程度。该方式严重依赖机械手的运动，对于机械系统，目前的技术水平无法保证控制精度，柔性传感器的厚度都是在微米量级，压力作用下变形尺寸更小，对于机械手的控制在微米量级很难达到，伺服控制系统想达到如此高的精度效率极低。因此对于阻抗的识别精度不准确，无法有效解决表面阻抗识别问题，即，电阻式穴位识别方法极大的受限于皮肤表面环境，穴位识别精度较差。

发明内容

为了解决上面的技术问题，本公开通过压力测量的方式判断穴位位置，并且结合电致变形模块及电容式压力传感模块两部分制备柔性压力传感器件。利用压电材料的逆压电效应，在电压驱动下电致变形模块发生变形，同时对压力传感器施加压力；由于肌肉肌群与穴位处模量不同，肌肉、穴位处对应部位的压力传感器得到不同的反作用力，通过阵列式压力传感器获得不同部位的电压分布云图。根据电压分布点阵数据识别穴位位置。

根据本公开的一个方面，提供一种基于柔性压电传感技术的表面阻抗识别方法，其特征在于，包括以下步骤：将阻抗识别系统固定于待测表面，所述阻抗识别系统包括电极、与所述电极连接的电致变形模块、位于所述电致变形模块下方的绝缘层、位于所述绝缘层下方的传感器模块以及位于所述电致变形模块上方的硬质材料；为所述电致变形模块通电以致使所述电致变形模块变形，所述绝缘层将所述电致变形模块变形所引起的载荷传递到所述传感器模块，并且所述载荷被进一步传递到所述待测表面，引起所述传感器模块的输出的电信号差别；由连接到所述传感器模块的上下电极的电学设备测量所述电信号差别，并且根据所述电信号差别来识别所述待测表面的阻抗。

在本公开的一个实施例中，所述传感器模块中与所述待测表面相接触的一侧为平板式结构。

在本公开的一个实施例中，所述传感器模块中与所述待测表面相接触的一侧带有微结构，所述微结构包括锥形、半球形、柱形或者球壳结构。

在本公开的一个实施例中，多个所述阻抗识别系统被布置为柔性识别阵列，各个阻抗识别系统之间以S型导线或者分型导线连接。