仿生皮肤三维力触觉感知装置及其测量方法

摘要

本发明涉及一种仿生皮肤三维力触觉感知装置及其测量方法，该仿生皮肤三维力触觉感知装置包括外壳、单元上层、单元基层及电路模块；测试方法包括动态的数据信号被采集进入MCP3208芯片；模拟信号进入MCP3208芯片后，被转换为数字信号；数字信号进入EP10K250A芯片，对信号进行计算分析后输出；输出的信号进入CY7C68013芯片，然后经由USB端口传送到上位的PC机，通过运行LabView虚拟仪器软件，计算出每一个敏感单元的受力大小和方向；最后将受力情况叠加至皮肤模型上。该仿生皮肤三维力触觉感知装置及其测量方法模拟了真实皮肤的多层结构，导电方块的排布方式参考了钟表式环形布置，提高了方向表征的精确性，引入电磁屏蔽层，形成电磁隔离保护，有效提高了测量效率和精度。

主权项

仿生皮肤三维力触觉感知装置，该仿生皮肤三维力触觉感知装置包括外壳、单元上层（12）、单元基层（15）及电路模块，其特征在于，该外壳的外围设有定形框架（4），外壳的侧面下方设有USB信号输出端口（1），中部设有充气装置（2），外壳的底部固定有电源盒（6），电源盒（6）中设置有纽扣电池（7）；所述单元上层（12）最外侧设有仿生皮肤表层（10），其弹性和韧性与人体皮肤接近，所有单元上层（12）的仿生皮肤表层（10）为同一种胶体材料，单元上层（12）的外侧设有电磁隔离层（11），所有单元的电磁隔离层（11）为同一种材料，单元上层（12）内侧设置有凹坑，凹坑内有嵌放有导电片（8），导电片（8）具有较大接触面积，单元上层（12）的内侧侧壁上设有截面为半圆形且圆弧面朝外侧的导电环（9）；所述单元基层（15）上方设有圆柱形压敏电阻Ⅱ（17），压敏电阻Ⅱ（17）的尺寸小于凹坑内的导电片（8）的尺寸，单元基层（15）外侧紧贴排布六个块状压敏电阻Ⅰ（16），压敏电阻Ⅰ（16）呈环形均匀排布，在柱面上关于轴线分布的角度为40°至50°，基层底座（13）与单元基层（15）通过限位块（14）固定在一起，基层底座（13）下方设有弹性橡胶（18），该弹性橡胶（18）用于连接传感器底部（5），基层底座（13）通过阵列形成核心电路板，该板上有贯通的孔洞，单元上层（12）与单元基层（15）之间不直接接触，由惰性非极性气体填充；所述电路模块的压敏电阻Ⅰ（16）及压敏电阻Ⅱ（17）分别与固定电阻Ⅰ（21）及固定电阻Ⅱ（22）相串联，压敏电阻Ⅰ（16）及压敏电阻Ⅱ（17）分别通过导线（23）与导电薄片Ⅰ（19）及导电薄片Ⅱ（20）相连，基座底部的导电圆环（24）由纽扣电池（7）提供+3.3V电平。