一種內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，包括壓電陶瓷薄片和薄膜，1個以上的壓電陶瓷薄片粘接在薄膜上組成仿真表皮結(jié)構(gòu)單元，各結(jié)構(gòu)單元的壓電陶瓷薄片兩側(cè)電極信號均引出至處理器；在結(jié)構(gòu)單元的薄膜表面上布置凹凸波紋形成觸摸區(qū)域，觸碰薄膜表面的凹凸波紋產(chǎn)生不同的振動并作用于薄膜下面的壓電陶瓷薄片，壓電陶瓷薄片感受信號，并將感應(yīng)信號傳遞給處理器，處理器根據(jù)接收到的信號給壓電陶瓷薄片施加驅(qū)動信號進行反饋。本發(fā)明的內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮可達到仿真人體表情、皮膚、器官的目的，或其他如語音等反饋方式，在當代仿真機器人及殘疾人義肢表皮等應(yīng)用領(lǐng)域有較大的空間，增加人機交流的真實感。
【專利說明】
一種內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于壓電陶瓷應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮。
【背景技術(shù)】
[0002]壓電陶瓷材料具有獨特的壓電效應(yīng)，可將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，也可以將電能轉(zhuǎn)變成機械能。在外界振動或者沖擊的作用下，壓電陶瓷產(chǎn)生微觀變形，輸出電荷信號。壓電陶瓷起到傳感器作用。壓電陶瓷在電場的作用下，會產(chǎn)生伸縮變形或者振動，這時候壓電陶瓷起到驅(qū)動作用。現(xiàn)代仿真機器人表面呆板，缺乏觸摸反饋功能。顯然不能滿足使用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明一種內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，在手指觸摸到薄膜的瞬間，處理器接收到傳感功能壓電陶瓷的信號，同時處理器給與驅(qū)動功能的壓電陶瓷驅(qū)動信號，給觸摸者以反饋?？蓱?yīng)用于現(xiàn)代仿真機器人的表面皮膚，增加人機交流的真實感。
[0004]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，包括壓電陶瓷薄片和薄膜，I個以上的壓電陶瓷薄片粘接在薄膜上組成仿真表皮結(jié)構(gòu)單元，各結(jié)構(gòu)單元的壓電陶瓷薄片兩側(cè)電極信號均引出至處理器;在結(jié)構(gòu)單元的薄膜表面上布置凹凸波紋形成觸摸區(qū)域，觸碰薄膜表面的凹凸波紋產(chǎn)生不同的振動并作用于薄膜下面的壓電陶瓷薄片，壓電陶瓷薄片感受信號，并將感應(yīng)信號傳遞給處理器，處理器根據(jù)接收到的信號給壓電陶瓷薄片施加驅(qū)動信號進行反饋。
[0005]所述反饋包括壓電陶瓷薄片產(chǎn)生振動，或伸縮變形，或結(jié)合外設(shè)裝置產(chǎn)生語音、表情、燈光、圖像。
[0006]所述薄膜選自硅橡膠膜、TPE、金屬膜，高分子薄膜。
[0007]所述的仿真表皮為現(xiàn)代仿真機器人臉部;所述的薄膜為硅橡膠膜，按照人類面孔包含的42塊表情肌肉分布位置，全覆蓋觸覺反饋表皮的結(jié)構(gòu)單元，當手指觸摸機器人面部時，硅橡膠膜下的壓電陶瓷薄片感受信號，并將感應(yīng)信號傳遞給處理器，處理器給壓電陶瓷薄片施加驅(qū)動信號反饋。
[0008]所述的仿真表皮為機器人手部，所述的薄膜為硅橡膠膜，按照人類手部肌肉設(shè)置觸覺反饋表皮的結(jié)構(gòu)單元，當握住機器人的手時，硅橡膠膜下的壓電陶瓷薄片會感受信號，并將感應(yīng)信號傳遞給處理器，處理器按照設(shè)置，驅(qū)動手部結(jié)構(gòu)單元中的壓電陶瓷薄片收縮變形。
[0009]所述的仿真表皮為機器人耳朵或嘴唇，所述的薄膜為雙層硅橡膠膜。
[0010]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，在手指觸摸到薄膜的瞬間，壓電陶瓷感受到觸摸信號，并將感應(yīng)信號輸送到處理器，處理器根據(jù)設(shè)置給驅(qū)動功能的壓電陶瓷輸入驅(qū)動信號，觸摸點周圍會產(chǎn)生振動或者伸縮，達到仿真人體表情、皮膚、器官的目的，或其他如語音等反饋方式。這種“內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮”，在當代仿真機器人及殘疾人義肢表皮等應(yīng)用領(lǐng)域有較大的空間，增加人機交流的真實感。
【附圖說明】
[0011]圖1是內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是機器人面部示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合具體附圖進一步闡明本發(fā)明，本【具體實施方式】在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，應(yīng)理解這些方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0013]如圖1所示，內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，包括薄膜2和I個以上壓電陶瓷薄片I，薄膜2可使用硅橡膠膜，壓電陶瓷薄片I粘接在硅橡膠膜上，并引出每片壓電陶瓷薄片的兩側(cè)電極信號至處理器，I個以上壓電陶瓷薄片按照設(shè)計間隔粘貼在硅橡膠膜上，組成觸摸反饋表皮的結(jié)構(gòu)單元。
[0014]現(xiàn)代仿真機器人臉部一般采用硅橡膠制作，如圖2所示，表面柔軟，但無表情。采用內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，做成機器人的面部，按照人類面孔包含的42塊表情肌肉分布位置，全覆蓋觸覺反饋表皮的結(jié)構(gòu)單元，當手指觸摸機器人面部時，硅橡膠膜下的壓電陶瓷會感受信號，并將感應(yīng)信號傳遞給處理器，處理器可以給觸摸點周邊的壓電陶瓷施加驅(qū)動信號，壓電陶瓷可以產(chǎn)生振動，或伸縮變形，給觸摸者以反饋。處理器也可以按照設(shè)置，分別驅(qū)動表情肌肉附近的壓電陶瓷，按照人類喜怒哀樂的表情肌肉的運動方式，壓電陶瓷伸長或縮短，并帶動周邊表皮，在仿真機器人面部，組合成喜怒哀樂的模擬表情。
[0015]內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，也可以覆蓋在仿真機器人的其他敏感部位，被觸摸后，按照處理器的設(shè)置，給與觸摸者反饋信號。增加了人機互動的真實感。
[0016]觸覺反饋表皮的基本單元全覆蓋機器人手部，當握住機器人的手時，硅橡膠膜下的壓電陶瓷會感受信號，并將感應(yīng)信號傳遞給處理器，處理器按照設(shè)置，驅(qū)動手部基本單元中驅(qū)動功能的壓電陶瓷收縮變形，可以感受到來自機器人的握力，增加人機互動的真實感。
[0017]使用厚度較薄的雙層硅橡膠膜，制作成仿真機器人的耳朵、嘴唇等薄形、內(nèi)含空腔的器官，當手指觸摸時，按照處理器的設(shè)置，給與觸摸者反饋信號。并可以按照處理器指定信號，利用壓電陶瓷及內(nèi)部空腔，發(fā)出清晰的聲音信息。增加了人機互動的真實感。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，其特征在于，包括壓電陶瓷薄片(I)和薄膜(2)，I個以上的壓電陶瓷薄片(I)粘接在薄膜(2)上組成仿真表皮結(jié)構(gòu)單元，各結(jié)構(gòu)單元的壓電陶瓷薄片(I)兩側(cè)電極信號均引出至處理器;在結(jié)構(gòu)單元的薄膜(2)表面上布置凹凸波紋(4)形成觸摸區(qū)域(3)，觸碰薄膜表面的凹凸波紋(4)產(chǎn)生不同的振動并作用于薄膜下面的壓電陶瓷薄片(1)，壓電陶瓷薄片(I)感受信號，并將感應(yīng)信號傳遞給處理器，處理器根據(jù)接收到的信號給壓電陶瓷薄片(I)施加驅(qū)動信號進行反饋。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，其特征在于:所述反饋包括壓電陶瓷薄片(I)產(chǎn)生振動，或伸縮變形，或結(jié)合外設(shè)裝置產(chǎn)生語音、表情、燈光、圖像。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，其特征在于:所述薄膜選自硅橡膠膜、TPE、金屬膜，高分子薄膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，其特征在于:所述的仿真表皮為現(xiàn)代仿真機器人臉部;所述的薄膜(2)為硅橡膠膜，按照人類面孔包含的42塊表情肌肉分布位置，全覆蓋觸覺反饋表皮的結(jié)構(gòu)單元，當手指觸摸機器人面部時，硅橡膠膜下的壓電陶瓷薄片(I)感受信號，并將感應(yīng)信號傳遞給處理器，處理器給壓電陶瓷薄片(I)施加驅(qū)動信號反饋。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，其特征在于:所述的仿真表皮為機器人手部，所述的薄膜(2)為硅橡膠膜，按照人類手部肌肉設(shè)置觸覺反饋表皮的結(jié)構(gòu)單元，當握住機器人的手時，硅橡膠膜下的壓電陶瓷薄片(I)會感受信號，并將感應(yīng)信號傳遞給處理器，處理器按照設(shè)置，驅(qū)動手部結(jié)構(gòu)單元中的壓電陶瓷薄片(I)收縮變形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置觸覺反饋的仿真表皮，其特征在于:所述的仿真表皮為機器人耳朵或嘴唇，所述的薄膜(2)為雙層硅橡膠膜。
【文檔編號】G06F3/01GK105843406SQ201610381079
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】楊杰
【申請人】楊杰