接近传感器、电子皮肤、制作方法以及接近感应方法与流程

本申请涉及机器人技术领域，具体涉及一种接近传感器、电子皮肤、制作方法以及接近感应方法。

背景技术：

接近感应指的是针对外界对象的近距离的无接触感应。目前接近感应技术应用较为广泛，比如，可以应用到自动控制、智能终端、机器人等。然而，目前的接近感应主要包括两种，一是基于视觉的物体图形识别测距，二是基于波传播的光学与声学测距。然而，目前的接近感应的精度较低。

比如，以机器人应用为例，目前随着智能机器人技术的发展和应用逐渐深化。无论是大型工业机器人还是智能家庭机器人，给人们带来高效、便捷的服务，但与之相伴的是机器人程式化的动作无法感知到周围环境的变化，发生与外界对象如人、物体的碰撞，造成受伤或损坏。

为了防止损害的发生，研究人员开发了应用于机器人的接近传感系统。机器人体系应用较多的接近传感系统主要有两种，一是基于视觉的物体图形识别测距，二是基于波传播的光学与声学测距。视觉的图形识别托于图形数据库，使用摄像头捕捉物体并按照尺寸比例计算得到与物体的间距。而光学与声学测距则是利用波在空间中传播并在遇到物体时发生反射的现象，激光测距和超声波测距通过测量发射时间或反射波的相位变化来计算物体的距离。

在对现有技术的研究和实践过程中，本申请的发明人发现目前接近传感系统对对象的接近感应精度较低；比如，现有的视觉传感体系即基于视觉的物体图形识别测距需要摄像装置，并需要将传感物体的参数提前录入，接近感应精准度取决于录入参数的准确性和摄像装置的数量、质量等，然而这些无法保证；又比如，目前的光学和超声波测距需要复杂的光波或声波发射和接收系统，整个系统的体积较大，无法大量排布，因此降低了机器人对外界对象的接近感应精度。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种接近传感器、电子皮肤、制作方法以及接近感应方法，可以提升接近感应精度。

本申请实施例提供一种柔性的双电极电容式接近传感器，包括间隔设置的两个电极；

其中，所述两个电极在间隙处形成电场，当所述双电极电容式接近传感器以外的对象接近所述双电极电容式接近传感时，通过电场变化感应所述对象的接近。

在一实施例中，所述电极为柔性电极。

在一实施例中，柔性的双电极电容式接近传感器还包括：柔性衬底和封装体；所述两个电极间隔设置在所述柔性衬底上，所述封装体设置所述电极上，对电极封装。

在一实施例中，所述柔性衬底包括顶面和底面，所述两个电极间隔设置在所述顶面上，且所述底面具有贴附性。

在一实施例中，所述两个电极的图案呈叉指型、或同心圆型。

本申请实施例提供一种机器人的电子皮肤，包括：至少一个柔性的双电极电容式接近传感器；

其中，所述双电极电容式接近传感器在空间中形成电场，当所述机器人以外的对象接近所述电极容式接近传感器引起所述电场变化时，将电场变化的电信号传输给机器人，以使得所述机器人根据所述电信号感应所述对象的接近。

在一实施例中，所述双电极电容式接近传感器包括：柔性衬底、封装体和两个电极；所述两个电极间隔设置在所述柔性衬底上，所述封装体设置所述电极上，对电极封装。

在一实施例中，所述两个电极共面。

在一实施例中，所述两个电极均为柔性电极。

在一实施例中，所述电子皮肤包括至少两个柔性的双电极电容式接近传感器；所述至少两个柔性的双电极电容式接近传感器组成接近传感器阵列。

在一实施例中，所述双电极电容式接近传感器包括：柔性衬底、电极和封装体；所述电极设置在所述柔性衬底上，所述封装体设置所述电极上，对电极封装；其中，所述至少两个双电极电容式接近传感器共用一个柔性衬底、以及封装体。

在一实施例中述柔性衬底包括顶面和底面，所述两个电极间隔设置在所述顶面上，且所述底面具有贴附性。

在一实施例中，所述两个电极的图案呈叉指型、或同心圆型。

在一实施例中，所述封装体包括胶带或者聚二甲基硅氧烷薄膜。

在一实施例中，所述柔性衬底包括聚合物薄膜。

在一实施例中，所述柔性衬底包括顶面和底面，所述电极设置在所述顶面上，所述底面设置有导电薄膜。

本申请实施例提供了一种机器人，所述机器人的外表面贴附有上述所述的电子皮肤；其中，所述电子皮肤与所述机器人电性连接；

所述双电极电容式接近传感器在空间中形成电场，当所述机器人以外的对象接近所述电极容式接近传感器引起所述电场变化时，所述双电极电容式接近传感器将电场变化的电信号传输给机器人；

所述机器人，用于根据所述电信号感应所述对象的接近。

在一实施例中，所述电子皮肤贴附在所述机器人骨的窄小或尖端部位的外表面。

本申请实施例提供一种接近感应方法，适用于机器人，所述机器人的外表面贴附有本申请实施例任一提供的电子皮肤；该方法包括：

接收所述电子皮肤中双电极电容式接近传感器传输的电信号；

根据接收到的电信号感应所述机器人外界对象的接近。

本申请实施例提供了一种机器人的电子皮肤制作方法，包括：

提供柔性衬底；

在所述柔性衬底上形成至少一组双电极；

使用封装体对所述双电极进行封装，得到至少一个柔性的双电极电容式接近传感器；

采用至少一个柔性的双电极电容式接近传感器制作机器人的电子皮肤。

在一实施例中，在所述柔性衬底上形成至少一组双电极，包括：在所述柔性衬底上形成电极阵列，所述电极阵列包括至少两组呈阵列排布的双电极；

使用封装体对所述电极进行封装，得到至少一个柔性的双电极电容式接近传感器，包括：使用封装体对所述电极阵列进行封装，得到接近传感器阵列，所述接近传感器阵列包括至少两个共用衬底的、且柔性的双电极电容式接近传感器；

采用至少一个柔性的双电极电容式接近传感器制作机器人的电子皮肤，包括：采用接近传感器阵列制作机器人的电子皮肤。

在一实施例中，在所述柔性衬底上形成电极阵列，包括：

在所述柔性衬底上形成一导电层；

对所述导电层进行电极制作处理，以形成电极阵列。

在一实施例中，在所述柔性衬底上形成电极阵列，包括：

提供一导电层；

对所述导电层进行电极制作处理，得到至少两组双电极；

将至少两组双电极按照预定规则贴附在所述柔性衬底上，以在柔性衬底上形成电极阵列。

在一实施例中，在所述柔性衬底的底面形成导电薄膜。

本申请实施例提供的接近感应装置，适用于机器人，所述机器人的外表面贴附有本申请实施例任一提供的电子皮肤；接近感应装置包括：

接收单元，用于接收所述电子皮肤中双电极电容式接近传感器传输的电信号；

感应单元，用于根据接收到的电信号感应所述机器人外界对象的接近。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如接近感应方法的步骤。

本实施例还提供一种机器人，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现如所述接近感应方法的步骤。

本申请实施例提供一种柔性的双电极电容式接近传感器包括间隔设置的两个电极；其中，所述两个电极在间隙处形成电场，当所述双电极电容式接近传感器以外的对象接近所述双电极电容式接近传感时，通过电场变化感应所述对象的接近。该双电极电容式接近传感器采用电场变化的方式感觉对象的接近，相比现有技术，可以提升接近感情精度。并且，由于单电极电容式接近传感器是柔性的，可以贴附应用对象如机器人的各个部位，实现了应用对象如机器人对外界对象的全方位感应，大大提升了应用对象对外界对象的接近感应精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的双电极电容式接近传感器原理示意图；

图2是本申请实施例提供的双电极电容式接近传感器的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的电子皮肤的场景示意图；

图4是本申请实施例提供的机器人的电子皮肤的结构示意图；

图5a是本申请实施例提供的叉指型电极示意图；

图5b是本申请实施例提供的叉指型电极实物图；

图6a是本申请实施例提供的不同叉指型数量叉指电极的传感性能对比曲线示意图；

图6b是本申请实施例提供的不同叉指间隙的叉指电极的传感性能对比曲线示意图；

图6c是本申请实施例提供的不同叉指的长宽比的传感性能曲线示意图；

图6d是本申请实施例提供的双电极的电容式接近传感器对导体和绝缘体的传感性能示意图；

图7a是本申请实施例提供的同心圆型电极示意图；

图7b是本申请实施例提供的不同半径的同心圆型双电极示意图；

图7c是本申请实施例提供的不同结构尺寸同心圆双电极传感器在共面和异面情况下的性能测试结果示意图；

图8是本申请实施例提供的接近传感器阵列的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的接近感应方法的流程图；

图10是本申请实施例提供的电子皮肤的制作方法的流程示意图；

图11是本申请实施例提供的接近感应装置的结构示意图；

图12a是本申请实施例提供的分布式系统100应用于区块链系统的一个可选的结构示意图；

图12b是本申请实施例提供的区块结构的一个可选的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供的方案如接近传感器、电子皮肤、制作方法以及接近感应方法，涉及到人工智能领域，人工智能(artificialintelligence,ai)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。换句话说，人工智能是计算机科学的一个综合技术，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能也就是研究各种智能机器的设计原理与实现方法，使机器具有感知、推理与决策的功能。

人工智能技术是一门综合学科，涉及领域广泛，既有硬件层面的技术也有软件层面的技术。人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。

本申请实施例体的方案具体涉及人工智能的机器人相关领域，ai机器人(robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的运行法则行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如企业生产、建筑或是危险的作业。它是高级整合控制论、机械力学、机械电子、智能机械工学、计算机、人工智能工学、材料和仿生学的产物。ai机器人主要系统结构：机器人一般由执行机构、驱动装置(驱动器)、检测装置(传感器)和控制系统(控制器)和复杂机械等组成。

本申请实施例中，机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。比如，该机器人可以包括工业机器人如机器手臂、特种机器人。

所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。

参考图1至图8，本申请实施例提供了一种柔性的双电极电容式接近传感器11，可以包括：双电极111，即电极111a和电极111b，该双电极电容式接近传感器11是柔性的，具有弯曲、拉伸等能力。

参考图1和图2，其中，电极111可以在空间中形成电场，当所述双电极电容式接近传感器11以外的对象所述双电极电容式接近传感11时，通过电场变化感应所述对象的接近。

比如，双电极电容式接近传感器11中双电极111可以在电极的间隙处当所述双电极电容式接近传感器以外的对象接近所述双电极电容式接近传感时，通过电场变化感应所述对象的接近。

比如，双电极电容式接近传感器11中双电极11可以在双电极的间隙处形成闭合弧形电场，当外界对象如导体(如人体等)或绝缘体靠近电极到一定的距离时就会影响双电极电场，引起电容的降低，此时，双电极电容式接近传感器11会通过电场变化感应对象的接近。譬如可以分析判断对象与机器人的距离、位置等信息。

在一实施例中，参考图1和图2，双电极电容式接近传感器11还可以包括衬底110和封装体112；所述电极111a和电极111b间隔设置在衬底110上，所述封装体113设置双电极111上，对双电极111封装。在一实施例中封装体112还可以对电极111和柔性衬底110同时封装。此外，在其他实施例中，双电极电容式接近传感器11也可以没有衬底和封装体，只有双电极111。

其中，双电极电容式接近传感器11具有柔性的实现方式有多种，比如，在一实施例中，通过柔性的衬底110使得双电极电容式接近传感器11具有柔性，此时，衬底110可以为柔性衬底；或者在一实施例中，可以通过柔性的双电极11使得双电极电容式接近传感器11具有柔性，此时，双电极111可以为柔性电极。

在一实施例中，为了使得双电极电容式接近传感器可以在贴附在应用对象如机器人、智能手机、无人车辆等上，其中，衬底110的底面可以具有贴附性。

在一实施例中，双电极111的图案可以根据实际需求设定，比如，双电极111的图案可以呈叉指型、或同心圆型等等，例如，参考图5a、图5b、图7a等。

本申请实施例设计的双电极电容式接近传感器11的接近传感性能相比目前的传感器较强，对机器人外界对象如导体或绝缘体的传感精度非常高。双电极的电容接近传感器能够对各种不同材质的不同物体进行感应传感，包括绝缘体、导体、生物体等。并且，由于双电极电容式接近传感器是柔性的，可以贴附应用对象如机器人的各个部位，实现了应用对象如机器人对外界对象的全方位感应，大大提升了应用对象对外界对象的接近感应精度。

本申请实施例提供的双电极电容式接近传感器11可以应用任何需要接近感应的对象即应用对象上，比如，可以应用在无人机、无人驾驶车辆、电动车辆、机器人、探测器(如航空探测器等)等等。

例如，以应用在机器人上为例，可以采用双电极电容式接近传感器11制作出机器人的电子皮肤，通过电子皮肤辅助机器人实现感应外界对象的接近。本申请实施例将以工业机器人或家用服务机器人为例来介绍本申请实施例的电子皮肤等。

参考图1至图4，本申请实施例提供一种机器人的电子皮肤10，该电子皮肤10可以贴附在机器人20的表面，帮助机器人感应四周的工作环境，避免机器人与外界对象如与操作人员、或服务对象等发生碰撞造成损失。

其中，该电子皮肤10可以包括至少一个柔性的双电极电容式接近传感器11，比如，可以包括一个柔性的双电极电容式接近传感器11，或者至少两个柔性的双电极电容式接近传感器11。在一实施例中，参考图4，为了提升机器人20对外界对象的接近感应精度，该电子皮肤20可以包括接近传感器阵列12，接近传感器陈列12包括至少两个呈阵列排布的柔性的双电极电容式接近传感11。

在实际应用中，电子皮肤10中双电极电容式接近传感器11越多、密度越大，对外界对象的接近感应精度越高，比如，为了提升感应精度可以设置高密度的双电极电容式接近传感器11。

本申请实施例的双电极电容式接近传感器11可以为包括两个电极(即双电极)的电容式接近传感器，本申请实施例可以利用双电极的空间电场如间隙电场制作出柔性的双电极电容接近式传感器，从而制作出机器人的电子皮肤。

其中，所述双电极电容式接近传感器11可以在空间中形成电场，当所述机器人以外的物体接近所述电极容式接近传感器引起所述电场变化时，将电场变化的电信号传输给机器人，以使得所述机器人根据所述电信号感应所述物体的接近。

在一实施例中，参考图1和图2，双电极电容式接近传感器11可以包括：柔性衬底110、双电极111，其中，双电极111包括第一电极111a和第二电极111b，其中，第一电极111a和第二电极111b间隔设置在柔性衬底110上。

如图3所示，电子皮肤10的双电极电容式接近传感器11中双电极可以在双电极的间隙处形成闭合弧形电场，当外界对象如导体(如人体等)或绝缘体靠近电极到一定的距离时就会影响双电极电场，引起电容的降低，此时，双电极电容式接近传感器11会将电场变化的电信号传输给机器人20，机器人20根据接收到电信号感应对象的接近，比如，根据接收到电信号的变化分析判断对象的接近，譬如可以分析判断对象与机器人的距离、位置等信息。

本申请实施例，电子皮肤采用双电极电容式接近传感器11，因此，能够对各种不同材质的不同外界对象如物体进行感应传感，包括绝缘体、导体、生物体等。此外，可以采用柔性的双电极电容式接近传感器11制作电子皮肤10，那么电子皮肤10整体也具有柔性，并且具有一定的弯曲变形能力和拉伸变形能力(参考图1)，因此，可以使得电子皮肤能够良好的贴附在机器人的外表面，更好地帮助机器人20感应外界对象如人体或导体的靠近，避免机器人与其发生碰撞，使机器人做出相应的避让或制动等动作，大大提升接近感应精度。并且，传感器体系简单、制作便捷。可直接贴附或简单封装固定在机器人上，不破坏机器人结构，不需要额外设计。

例如，由于采用柔性的双电极电容式接近传感器11，因此，可以将电子皮肤10贴附在机器人的外骨骼上如机器人手臂的圆柱状外壁、机器人主干的前胸或背部；此外，还可以将电子皮肤贴附在机器人的关键部位，比如，机器人的关节部位、以及一些形状比较复杂的部位等，以便于某些部位可以精准地感应外界对象的接近，从而作出响应。

其中，本申请实施例柔性的双电极电容式接近传感器11的结构可以有多种，比如，在一实施例中，参考图1和图2，柔性的双电极电容式接近传感器11可以包括柔性衬底110、双电极111(即两个电极)和封装体112；双电极111包括第一电极111a和第二电极111b；所述第一电极111a和第二电极111b间隔设置在所述柔性衬底110上，所述封装体113设置双电极111上，对双电极111封装。在一实施例中封装体112还可以对双电极111和柔性衬底110同时封装。

其中，柔性衬底110可以为柔性材料制作成的衬底，在一实施例中，该柔性衬底110可以为柔性的绝缘衬底，可以为采用柔性绝缘材料制作成的衬底。如可以包括柔性材料薄膜，即柔性材料制作成的薄膜，譬如，柔性衬底110可以包括聚合物薄膜。其中，聚合物薄膜可以包括pet(polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜、pi(polyimidefilm，聚酰亚胺薄膜)等等。

在一实施例中，为了提升电子皮肤的安全性、稳定性和接近感应精度，电子皮肤中所有双电极电容式接近传感器11共用一个柔性衬底。在一实施例中，所有双电极电容式接近传感器11共用的柔性衬底，可以作为电子皮肤10的衬底，用于电子皮肤贴附在机器人的外表面。实际使用时，可以直接将共用的柔性衬底贴附在机器人的外表面。

在一实施例中，为了防止双电极电容式接近传感器11之间的干扰，电子皮肤中所有双电极电容式接近传感器11不共用一个柔性衬底，也即每个双电极电容式接近传感器11都有各自的柔性衬底110。将至少一个双电极电容式接近传感器11组成电子皮肤10。比如，在一实施例中，可以提供一柔性的电子皮肤衬底，可以将所有双电极电容式接近传感器11设置在电子皮肤衬底上(如粘贴等)，以形成电子皮肤10。实际使用时，可以将电子皮肤衬底的贴附在机器人的外表面。又比如，在一实施例中，可以直接将至少一个双电极电容式接近传感器11贴附在机器外表面直接作为电子皮肤10。

其中，双电极111可以为导电材料制成的双电极，也即双电极的材料可以为导电材料，比如，可以为金属电极、导电碳布等导电材料制成的双电极。在一实施例中，为了传感器的柔性，进而便于电子皮肤更容易贴附在机器人外表面，电极111可以为柔性电极，比如，可以为柔性导电材料制成的电极。譬如，电极111可以为具有弯曲性能的导电碳布制作成的电极，等等。

在一实施例中，为了提升传感精度，双电极111的两个电极可以共面，也即在同一个平面上，双电极111共面。比如，第一电极111a和第二电极111b间隔设置在同一个平面。

在一实施例中，双电极111可以位于不同的平面，也即双电极异面。

本申请实施例中，双电极111的形状可以为任意形状，比如，双电极111的图案可以呈呈叉指型、或同心圆型，或者其他形状。

例如，参考图5a，双电极111可以呈叉指型，第一电极111a和第二电极111b间隔设置，且相互交错。图5b为呈叉指型双电极实物，图5b中柔性衬底110上设置有叉指型双电极111，可以包括第一电极111a、第二电极111b和信号引线1111，信号引线1111用于传递电信号。

本申请实施例中叉指型的叉指个数可以根据实际需求设定。比如，可以为2、3、4、……n个等等，其中，n为大于4的正整数。例如，参考图6a，为实际测试中，不同叉指个数(叉指个数分别为2、3、4、5、6、7、8个)的叉指电极的传感性能对比曲线，曲线从上到下分别为依次为叉指个数为2、3、4、5、6、7、8的性能曲线。实际应用中，可以根据实际需要的性能来选择叉指个数。

在一实施例中，双电极111的电极间隙(即两个电极之间的距离，如图1所示的间隙距离d)也可以根据实际需求设定，比如，对于叉指型双电极，可以根据实际需求设定叉指间隙，如图6b中间隙距离d1。不同叉指间隙的双电极具有不同的传感性能，比如，参考图6b为叉指数为4个的情况下，不同叉指间隙的叉指电极的传感性能对比曲线(在不同接近距离)，如叉指间隙分别为0.4mm(毫米)、0.8mm、1.2mm、1.6mm、2.0mm、2.4mm、2.8mm、3.2mm。实际应用中，可以根据实际需要的性能来选择叉指间隙。图6b中，从下到上的曲线分别为0.4mm(毫米)、0.8mm、1.2mm、1.6mm、2.0mm、2.4mm、2.8mm、3.2mm对应的性能曲线，从图中可以大致得出叉指间隙越大传感性能越高。

在一实施例中，对于叉指型双电极，可以根据实际需求设定叉指长宽比，即叉指的长度与宽度的比值，参考图6c，以叉指数为4的双电极为例，叉指长宽比即为l/w。在实际测试中，选择叉指宽度为w＝5mm，变化选择叉指长度l分别为5、10、15、20，测试不同叉指的长宽比的传感性能，测试结果如图6c中右边的图，其中，叉指间隙为1.6mm，图6c中曲线从上到下分别为叉指长宽比1:1、2:1、3:1、4:1的性能曲线q1、q2、q3、q4。

本申请实施例体的双电极电容式接近传感器11对导体或绝缘体具有较高精度的接近传感，比如，如图6d所示，左图为叉指型双电极的电容式接近传感器对绝缘体的接近传感性能；右图为叉指型双电极的电容式接近传感器对导体的接近传感性能，δx表示不同的感应距离。在一实施例中，为了提升传感器的感应精度，双电极111的图案可以为同心圆型，比如，如图7a所示，第一电极111a和第二电极111b的图案呈同心圆型，即第一电极111a为圆环型电极，第二电极111b为实心圆型电极，第二电极111b位于圆环电极内，且圆心相同。

其中，双电极111的图案为同心圆型时，双电极111中第一电极111a的半径大于第二电极111b的半径；这两个电极的结构和半径等可以根据实际需求设定。比如，圆环的宽度、圆环的半径等都可以根据实际需求设定。例如图7b，给出了几种内圆半径r(如r1、2、3、4、5)不同的双电极。

在一实施例中，双电极111的两个电极可以共面(双电极共面)，也可以不共面(双电极异面)，比如，以同心圆型双电极为例，圆形的第一电极111a和圆形的第二电极111b，可以在同一平面，也可以异面。

本申请实施例中同心圆型双电极的传感器具有不同性能，如图7c所示，图7b所示的不同结构尺寸同心圆双电极传感器在共面和异面情况下的性能测试结果示意图，实际应用时可以根据实际需求选择结构尺寸以及是否共面。其中，k1表示感应距离(sensingdistance)、k2表示响应振幅(rensponseamplitude)

在一实施例中，为了提升电子皮肤的贴附性，其中，柔性衬底110的底面具有贴附性，比如，柔性衬底110可以包括顶面和底面，双电极11设置在所述顶面，该底面具有贴附性。譬如，在实际使用时，可以将双电极电容式接近传感器10的柔性衬底110底面贴附在机器人的外表面。

在一实施例中，当双电极电容式接近传感器10共用柔性衬底时，由于柔性衬底底面具有贴附性，可以将该底面贴附在机器人的外表面，作为电子皮肤。由于柔性衬底具有柔性和贴附性，实际应用时，可以良好地贴附在机器人任何部位的外表面。

本申请实施例中，封装体112用于对双电极111封装，形成双电极电容式接近传感器，该封装体112具有保护作用，防止电极111与外界环境接触；其中，封装体112可以包裹住双电极111。在一实施例中，为了更好地保护电极111，封装体112还可以同时对电极双111与柔性衬底110封装，封装体112可以包裹住双电极111和柔性衬底110。

其中，封装体112可以包括胶带、薄膜等封装体；比如，封装体112可以包括pdms(聚二甲基硅氧烷薄膜)等。

本申请实施例设计的双电极电容式接近传感器的接近传感性能相比目前的传感器较强，对机器人外界对象如导体或绝缘体的传感精度非常高。双电极的电容接近传感器能够对各种不同材质的不同物体进行感应传感，包括绝缘体、导体、生物体等。

在一实施例中，为了提升机器人对外界对象的接近感应精度、或者传感精度，本申请可以采用柔性电容接近传感阵列形成电子皮肤10，也即，电子皮肤10可以包括至少两个(两个或两个以上)的柔性的双电极电容式接近传感器11，至少两个柔性的双电极电容式接近传感器11可以组成接近传感器阵列；比如，柔性的双电极电容式接近传感器11按照实际情况呈阵列排布，以组成接近传感器阵列。例如，参考图2，电子皮肤10上的双电极电容式接近传感器11呈阵列排布形成了一接近传感器阵列。

在一实施例中，为了提升接近传感器阵列的性能以及稳定性，提升接近感应精确性，接近传感器阵列中所有柔性双电极电容式接近传感器共用一个柔性衬底、以及封装体。具体地，接近传感器阵列中双电极电容式接近传感器11可以共用一个大面积的柔性衬底，也即在大面积柔性衬底上制作出接近传感器阵列。也即，双电极电容式接近传感器11共用的柔性衬底即为电子皮肤10的衬底。

应当理解的是：在其他实施例中，接近传感器阵列中双电极电容式接近传感器11也可以不共用柔性衬底。可以根据实际需求选择。

例如，参考图8，接近传感器阵列30可以包括大面积或小面积的柔性衬底113、电极阵列114和封装体115；所述电极114设置在所述柔性衬底113上，所述封装体115设置在所述阵列114和柔性衬底113上，对电极阵列114和柔性衬底113封装。电极114包括至少两组双电极111，至少两组双电极11可以在柔性衬底113上呈阵列排布。在一实施中，柔性衬底113可以直接作为电子皮肤的衬底。

其中，电极阵列114包括至少两组双电极111，电极阵列114中的电极可以为导电材料制成的电极，也即电极的材料导电材料，比如，可以为金属电极、导电碳布等导电材料制成的电极。阵列中双电极的形状可以根据实际需求设定，比如，可以叉指型、同心圆型等等。

柔性衬底113可以为柔性材料制作成的衬底，在一实施例中，该柔性衬底113可以为柔性的绝缘衬底，可以为采用柔性绝缘材料制作成的衬底。如可以包括柔性材料薄膜，即柔性材料制作成的薄膜。

在一实施例中，为了提升电子皮肤的贴附性，其中，柔性衬底113的底面具有贴附性，比如，柔性衬底113可以包括顶面和底面，电极阵列114设置在所述顶面，该底面具有贴附性。譬如，在实际使用时，可以将接近传感器阵列30的柔性衬底113底面贴附在机器人的外表面。由于接近传感器阵列30的柔性衬底具有柔性(即具有一定的弯曲变形能力)和贴附性，实际应用时，可以良好地贴附在机器人任何部位的外表面。

其中，封装体115可以将电极阵列114封装，在一实施例中，还可以将电极阵列114和柔性衬底113同时封装。封装体115可以包括胶带、薄膜等封装体；比如，封装体115可以包括pdms(聚二甲基硅氧烷薄膜)等。

在一实施例中，为了屏蔽机器人内部的电场干扰，可以在双电极电容式接近传感器11的底面设置一层导电薄膜；具体地，可以在双电极电容式接近传感器11的衬底包括顶面和底面，双电极可以设置在顶面，如电极阵列可以设置在顶面上，在衬底的底面设置导电薄膜。

比如，在一实施例中，可以在双电极电容式接近传感器11不共用衬底的情况下，可以在每个双电极电容式接近传感器11的柔性衬底底面设置一层导电薄膜。

又比如，在一实施例中，接近传感器阵列30中双电极电容式接近传感器11共用柔性衬底113的底面可以设置一层导电薄膜。

其中，导电薄膜可以包括铜箔、铝箔、碳布等。

实际使用时，可以通过将电子皮肤10的导电薄膜贴附在机器人的外表面。

由上可知，本申请实施例设计的电子皮肤，可以贴附在机器人外表面上，通过电场变化感应外界导体或绝缘等任何性质对象的接近，能够实现机器人对外界对象的接近精准感应。双电极电容接近传感器能够提高传感距离达到50mm以上，使机器人有更多的反应时间，降低碰撞的风险。

并且，由于电子皮肤采用柔性的双电极电容式接近传感器，因此，可以贴附在机器人的各个部位，实现了机器对外界对象的全方位感应，大大提升了机器人对外界对象的接近感应精度。

进一步地，本申请实施例设计的电子皮肤可以包括在大面积的衬底上制作出高密度的传感器阵列，使用本申请的电子皮肤不需要额外的传感设备。传感阵列贴附在机器人外表面上，能够实现机器人各个部位对外界物体的全方位传感，高密度的阵列也帮助机器人精准判断出靠近物体的具体位置，真正做到机器人对工作环境的完全预警，防止与物体的碰撞。本申请实施例提供的柔性电容接近传感阵列能够将机器人对物体的传感精度达到毫米级级别，空间分辨率降低到毫米级，实现高密度的传感。

本申请实施例设计的电子皮肤采用柔性双电极电容式接近传感器如柔性双电极电容式接近传感器阵列，电极的衬底采用柔性材料薄膜，电极也可以选择柔性导电材料，使用柔性薄膜材料封装，实现传感阵列整体的柔性，具有一定的弯曲变形能力。能够良好的贴附在机器人表面。

此外，本申请实施例提供的柔性双电极电容式接近传感器体积较小，成本小，可以便于在机器人大量排布。

实际应用中，可以将大面积的接近传感器阵列贴附在机器人较大面积的区域，如手臂的圆柱状外壁和机器人主干的前胸或背部。实现在较大面积上的高密度物体距离传感，高密度阵列能够使机器人较准确的感应物体的位置，进而避免机器人与周围物体的碰撞。

在一些场景中，实现较小面积的接近传感器应用。在机器人的窄小或尖端部位上，如手指指尖等，根据具体情况设计单个传感器或简单传感阵列进行接近传感。帮助机器人在运行中主动感应物体并及时采取制动或避让动作，防止窄小或尖端部位在工作中发生碰撞。

在一些场景中，还可以在机器人与物体的触碰面(如手指指腹，手掌掌心等位置)上进行接近传感器及阵列的排布，提示机器人待抓取或触碰物体的位置与大致形状，使机器人调整姿态和速度，更加平稳的进行抓取或触碰动作。

参考图9，本申请实施例还提供了一种接近感应方法，适用于机器人，机器人的外表面贴附有如上所述的电子皮肤，该方法可以具体可以由机器人内的处理器执行，该方法包括：

s901、接收所述电子皮肤中双电极电容式接近传感器传输的电信号。

其中，双电极电容式接近传感器11中双电极111可以间隙处形成电场，当所述机器人以外的物体接近所述电极容式接近传感器引起所述电场变化时，将电场变化的电信号传输给机器人。

比如，通过电子皮肤10与机器人20之间的连接电路传输给机器人20

s902、根据接收到的电信号感应所述机器人外界对象的接近。

比如，在一实施例中根据接收到电信号的变化分析判断对象的接近，譬如可可以根据接收到电信号的变化分析判断应机器人与外界对象的距离、位置、形状等信息。

其中，根据电信号感应的机器人外界对象的接近方式有多种，比如，可以根据电信号的强度来计算机器人与外界对象的距离，又比如，可以根据电信号计算电容的变化值，然后基于电容变化值计算机器人与外界对象的距离。

在电子皮肤采用传感器阵列的情况，机器人可以根据阵列中每个双电极电容式接近传感器11传递的电信号来感应外界对象的接近，如感应外界对象的位置、距离等等。

由上可知，本申请实施例可以采用柔性的双电极电容式接近传感器制作的电子皮肤，将该电子皮肤贴附在机器人的外表面，机器通过电子皮肤中双电极电容式接近传感器传递的电信号来感应外界对象的接近；相比现有接近感应方案，可以提升接近感应的精度。

本申请实施例还提供了一种机器人的电子皮肤制作方法，如图10所示，该方法包括：

s131、提供柔性衬底。

其中，柔性衬底包括柔性材料薄膜，比如聚合物薄膜，具体可以包括：pet、pi等等。

s132、在柔性衬底上形成至少一组双电极；

其中，电极的数量可以根据需要制作的传感器数量而定，比如，制作一个传感器时可以在柔性衬底上形成一组双电极；要制作n个传感器时可以在柔性衬底上形成m组双电极，其中，m为大于1的正整数。

在一实施例中，当需要制作接近传感器阵列时，可在所述柔性衬底上形成电极阵列，该电极阵列包括至少两组双电极，至少两组双电极呈阵列排布。

其中，在柔性衬底上形成电极阵列的方式可以有多种，比如，在一实施例中，在所述柔性衬底上形成一导电层；对所述导电层进行电极制作处理，以形成电极阵列，电极阵列包括至少两组呈阵列排布的电极。

其中，导电层可以为导电材料制作的层，比如包括金属层、导电碳布等。其中，金属层可以包括金属网络层等具体可以根据实际需求设定，比如，可以在通过在衬底上喷涂银纳米线形成的金属网络层。在一实施例中，导电层可以柔性导电层，比如可以为柔性导电材料制作的导电层，譬如，具有弯曲性能的导电碳布等等。

其中，在柔性衬底上形成导电层的方式有多种，比如，可以采用蒸镀、喷涂、印刷等方式。

例如，可以在聚合物(pet、pi等)薄膜上蒸镀导电金属的金属层，在热塑性聚氨酯弹性体橡胶(tpu)薄膜上印刷的金属层；在聚合物(pet、pi等)薄膜上喷涂银纳米线的金属网络层等等。

其中，对所述导电层进行电极制作处理形成电极的方式也可以有多种，可以根据实际需求选择。比如，在一实施例中，电极材料选择具有弯曲性能的导电碳布，使用激光切割将碳布切割成电极大小形成电极阵列。

又比如，在一实施例中，电极材料为在聚合物(pet、pi等)薄膜上蒸镀导电金属的金属电极时，可以使用激光切割将镀金电极切割成电极大小或直接使用掩模板蒸镀出电极阵列。

又比如，在一实施例中，电极使用印刷在热塑性聚氨酯弹性体橡胶(tpu)薄膜上印刷的电极时，使用掩模直接制作成柔性的电极阵列。

又比如，在一实施例中，电极使用在聚合物(pet、pi等)薄膜上喷涂银纳米线的金属网络电极时，直接使用掩模喷涂出电极阵列，制作成柔性的电极阵列。

其中，电极的具体形状和大小不固定，可在微米到米范围。双电极的设计呈方形，圆形或任意多边形以及任意框型(包括三角框型，圆环形框型，方形框型或者任意多边形框型)。电极阵列中电极按照实际情况进行阵列排布。

在一实施例中，柔性衬底上形成电极阵列的方式还可以包括先制作电极，然后，将电极贴附在柔性衬底上；具体地，提供一导电层；对所述导电层进行电极制作处理，得到至少两组双电极；将至少两组双电极按照预定规则贴附在所述柔性衬底上，以在柔性衬底上形成电极阵列，所述电极阵列包括至少两组呈阵列排布的双电极。

例如，电极材料选择具有弯曲性能的导电碳布时，使用激光切割将碳布切割成电极大小，然后将双电极贴附在聚合物薄膜，实现在柔性衬底上形成电极阵列。也即

s133、使用封装体对双电极进行封装，得到至少一个柔性的双电极电容式接近传感器。

在一实施例中，可以使用封装体同时对电极和柔性衬底封装。

比如，在一个电极情况下，可以使用一个封装体对该电极进行封装，得到单个柔性的双电极电容式接近传感器。

又比如，在多个电极如电极阵列情况下，使用封装体对所述电极阵列进行封装，得到接近传感器阵列，所述接近传感器阵列包括至少两个共用衬底的、且柔性的双电极电容式接近传感器。

其中，封装体可以包括胶带或pdms薄膜等。

例如，电极使用在聚合物(pet、pi等)薄膜上喷涂银纳米线的金属网络电极时，直接使用掩模喷涂出电极阵列，制作成柔性的电极阵列。在上层使用胶带或pdms薄膜封装传感器，即可得到接近传感器阵列。

在一实施例中，为了为屏蔽机器人内部的电场干扰，可以在所述柔性衬底的底面形成导电薄膜，也即在传感器或传感器阵列的下层设置如粘贴一层整面的导电薄膜，如铜箔、铝箔、碳布等。

s134、采用至少一个柔性的双电极电容式接近传感器制作机器人的电子皮肤。

比如，在一实施例中，可以将至少一个柔性的电极容式接近传感器作为电子皮肤；譬如，将接近传感器作为机器人的电子皮肤。实际使用时，直接将至少一个柔性的双电极电容式接近传感器如传感器阵列贴附在机器人的外表面。

又比如，在一实施例中，还可以将至少柔性的双电极电容式接近传感器设置在电子皮肤衬底上，形成电子皮肤。实际使用时，将电子皮肤衬底贴附在机器人的外表面。

本申请设计了柔性的双电极电容式接近传感电子皮肤，主要应用于机器人的外表面，帮助机器人感应四周的工作环境，避免机器人与操作人员或服务对象发生碰撞造成损失。大面积的接近传感器阵列贴附在机器人较大面积的区域，如手臂的圆柱状外壁和机器人主干的前胸或背部。实现在较大面积上对人的高密度远距离传感，高密度阵列能够使机器人较准确的感应物体的位置，进而避免机器人与人的碰撞。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下效果：

1.本发明制作的柔性电容接近传感阵列能够将机器人对物体的传感精度达到毫米级级别，空间分辨率降低到毫米级，实现高密度的传感。

2.双电极的电容接近传感器能够对各种不同材质的不同物体进行感应传感，包括绝缘体、导体、生物体等。

3.柔性的传感阵列能够简便的贴附机器人表面，实现机器人对周围环境的全方位传感。

为了更好地实施以上方法，相应的，本申请实施例还提供一种接近感应装置，该接近感应装置可以集成在机器人中，所述机器人的外表面贴附有如上所述的电子皮肤。参考图11，该接近感应装置可以包括接收单元140、感应单元141，具体如下：

接收单元140，用于接收所述电子皮肤中双电极电容式接近传感器传输的电信号；

感应单元141，用于根据接收到的电信号感应所述机器人外界对象的接近。

由上可知，本申请实施例可以采用柔性的双电极电容式接近传感器制作的电子皮肤，将该电子皮肤贴附在机器人的外表面，机器通过电子皮肤中双电极电容式接近传感器传递的电信号来感应外界对象的接近；相比现有接近感应方案，可以提升接近感应的精度。

本申请实施例涉及的接近感应系统可以是由客户端、多个节点(接入网络中的任意形式的机器人)通过网络通信的形式连接形成的分布式系统。其中，机器人的感应数据可以存储至分布式系统如区块链中。

以分布式系统为区块链系统为例，参见图12a，图12a是本申请实施例提供的分布式系统100应用于区块链系统的一个可选的结构示意图，由多个节点(接入网络中的任意形式的计算设备，如服务器、用户终端)和客户端形成，节点之间形成组成的点对点(p2p，peertopeer)网络，p2p协议是一个运行在传输控制协议(tcp，transmissioncontrolprotocol)协议之上的应用层协议。在分布式系统中，任何机器如服务器、终端、智能机器人都可以加入而成为节点，节点包括硬件层、中间层、操作系统层和应用层。本实施例中，接近感应数据等可以通过区域链系统的节点被存储在区域链系统的共享账本中，计算机设备(例如终端或服务器)可以基于共享账本存储的记录数据获取接近感应数据。

参见图12a示出的区块链系统中各节点的功能，涉及的功能包括：

1)路由，节点具有的基本功能，用于支持节点之间的通信。

节点除具有路由功能外，还可以具有以下功能：

2)应用，用于部署在区块链中，根据实际业务需求而实现特定业务，记录实现功能相关的数据形成记录数据，在记录数据中携带数字签名以表示任务数据的来源，将记录数据发送到区块链系统中的其他节点，供其他节点在验证记录数据来源以及完整性成功时，将记录数据添加到临时区块中。

例如，应用实现的业务包括：

2.1)钱包，用于提供进行电子货币的交易的功能，包括发起交易(即，将当前交易的交易记录发送给区块链系统中的其他节点，其他节点验证成功后，作为承认交易有效的响应，将交易的记录数据存入区块链的临时区块中；当然，钱包还支持查询电子货币地址中剩余的电子货币；

2.2)共享账本，用于提供账目数据的存储、查询和修改等操作的功能，将对账目数据的操作的记录数据发送到区块链系统中的其他节点，其他节点验证有效后，作为承认账目数据有效的响应，将记录数据存入临时区块中，还可以向发起操作的节点发送确认。

2.3)智能合约，计算机化的协议，可以执行某个合约的条款，通过部署在共享账本上的用于在满足一定条件时而执行的代码实现，根据实际的业务需求代码用于完成自动化的交易，例如查询买家所购买商品的物流状态，在买家签收货物后将买家的电子货币转移到商户的地址；当然，智能合约不仅限于执行用于交易的合约，还可以执行对接收的信息进行处理的合约。

3)区块链，包括一系列按照产生的先后时间顺序相互接续的区块(block)，新区块一旦加入到区块链中就不会再被移除，区块中记录了区块链系统中节点提交的记录数据。

参见图12b，图12b是本申请实施例提供的区块结构(blockstructure)一个可选的示意图，每个区块中包括本区块存储交易记录的哈希值(本区块的哈希值)、以及前一区块的哈希值，各区块通过哈希值连接形成区块链。另外，区块中还可以包括有区块生成时的时间戳等信息。区块链(blockchain)，本质上是一个去中心化的数据库，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了相关的信息，用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。

本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。

为此，本申请实施例还提供一种存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请实施例所提供的任一种接近感应方法中的步骤，或者制作方法中的步骤。

以上各个操作的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。

其中，该存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取记忆体(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。

由于该存储介质中所存储的指令，可以执行本申请实施例所提供的任一种接近感应方法、或制作方法中的步骤，因此，可以实现本申请实施例所提供的任一种接近感应方法、或制作方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。

以上对本申请实施例所提供的一种机器人的电子皮肤、制作方法、以及接近感应方法和存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。