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(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (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. G01D 5/12(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (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。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115523943 A 2022.12.27 CN 115523943 A 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。权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 115523943 A 29.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, 包括压力作用形状, 压力作用横坐标, 压力作用纵坐标, 压力作用面积, 压力作用大 小, 温度, 湿度。权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 115523943 A 3
专利 一种基于无网格传感平面的柔性多模态触觉感知系统
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