[发明专利]一种多层电子皮肤结构

说明书

本发明涉及一种多层电子皮肤结构，包括若干个皮肤单元，每个皮肤单元包括拉伸感知层、静电感知层、振动感知层和压力感知层，在接触物体时，拉伸感知层用于获取接触物的表面属性，静电感知层用于获取接触物的静电属性和三维力，振动感知层用于获取接触力的振动属性，压力感知层用于获取接触点的位置信息。与现有技术相比，本发明具有检测内容丰富等优点。

技术领域

本发明涉及一种仿生电子皮肤领域，尤其是涉及一种多层电子皮肤结构。

背景技术

近些年来随着机器学习、人工智能等技术的发展与应用，仿生机器人作为更先进的生产力，不仅引起了学界的广泛关注与研究，而且在工业界也发挥着不可替代的作用。仿生机器人以人作为研究的范例，在视觉和听觉方面的研究已经相当成熟。然而，触觉作为人体分布最广、最基本的感觉，使仿生机器人在工业现场中获得良好的触觉感知能力，是目前学界与工业界亟需解决的难题。

目前的机器人电子皮肤结构仍存在诸多不足，主要体现在以下方面：目前的研究主要集中在单轴力的测量上，而触觉信息主要是三维力；电子皮肤结构大多只能识别接触力的大小，不能识别接触物的属性，获取信息不完整。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多层电子皮肤结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多层电子皮肤结构，包括若干个皮肤单元，每个皮肤单元包括拉伸感知层、静电感知层、振动感知层和压力感知层，在接触物体时，所述拉伸感知层用于获取接触物的表面属性，所述静电感知层用于获取接触物的静电属性和三维力，所述振动感知层用于获取接触力的振动属性，所述压力感知层用于获取接触点的位置信息。

进一步地，所述皮肤单元呈仿指纹式分布。

进一步地，压力感知层的接触点的位置信息的获取方法如下：

A1、实时获取每个皮肤单元中压力感知层的感知值；

A2、获取感知值瞬时变化值最大的感知单元作为目标感知单元；

A3、获取目标感知单元的x方向和y方向上相邻的四个感知单元，将四个感知单元中压力感知层的感知值输入BP神经网络，得到目标感知单元的坐标。

进一步地，所述电子皮肤内设置有控制器，所述控制器判断所述电子皮肤是否满足接触事件，当满足接触事件时才将电子皮肤结构获取的信息传输至上位机。

进一步地，多层电子皮肤结构的每一层均对应一种接触事件，所述控制器分别判断拉伸感知层、静电感知层、振动感知层和压力感知层是否满足接触事件，将满足接触事件的层获取的信息传输至上位机。

进一步地，所述接触事件判断步骤如下：

S1、获取在采样时间段前后两次电子皮肤的感知值，作为第一传感值和第二传感值；

S2、判断第一传感值和第二传感值差值的绝对值是否不小于传感阈值，若是，则判断为存在接触事件；若否，则判断为不存在接触事件。

进一步地，所述拉伸感知层包括基于可变拉伸电阻的拉伸传感器。

进一步地，所述静电感知层包括多个基于平行板电容器的压力传感器。

进一步地，所述振动感知层包括基于压电效应的接触振动传感器和基于压阻效应的压力传感器。

进一步地，所述压力感知层包括基于压阻效应的压力传感器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：