本发明涉及触觉感知系统及其数据库构建方法，更详细地，涉及对对象物的表面特性进行感测来抽取上述对象物的触觉信息的触觉感知系统及其数据库构建方法。
背景技术：
：：由于移动设备的急速发展和为了模仿人类触摸感而做出的努力，研发基于触摸的设备成为主要话题。迄今为止所发明的触摸传感器、可穿戴的电子设备等是为了用于感测是否存在触摸的功能而研发。用于触摸传感器的物质基于硅或配置于玻璃基板上的氧化铟锡(ito)。利用这种氧化铟锡物质的触摸传感器并不柔软，因而在用于可穿戴设备(wearabledevice)、曲面屏(curveddisplay)等方面存在局限性。因此，正在研发利用纳米线、碳纳米管、石墨烯等的新物质的触摸传感器。例如，在韩国专利公开公报10-2013-0091493(申请号10-2012-0012817)中公开了利用石墨烯图案层和有机溶剂且利用图案化的石墨烯图案层和有机绝缘体的具有优秀的弯曲特性且低价、大面积化的石墨烯触摸板及其制造方法。另一方面，随着研发具有可感测所接触的对象物的表面特性(材质等)的人工指纹结构的多种触觉传感器，除了单纯地感测是否存在触摸，是否对对象物的硬度、粗糙度、触摸压力、弹性、温度或形状等多种触感进行感测成为可能。利用这种触觉传感器进行数值化的触觉信息以人直接感受到的触感体现，来体现生物体模仿型触感，可以预测，可将利用于人工皮肤、假肢、手术用机器人、触摸传感器、虚拟现实系统、触感显示器等多种
技术领域：
：。技术实现要素：技术问题发明所要解决的一技术问题涉及高可靠性触觉感知系统及其数据库构建方法。本发明所要解决的再一技术问题涉及可进行学习的触觉感知系统及其数据库构建方法。本发明所要解决的另一技术问题涉及可感测对象物的材质的触觉感知系统及其数据库构建方法。本发明所要解决的技术问题并不局限于上述问题。技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供一种触觉感知系统。根据一实施例，上述触觉感知系统可包括：存储部，使多个触觉数据与多个特征信息建立关联来存储；传感部，对对象物的表面特性进行感测来生成感测信号；抽取部，从在上述传感部所生成的上述感测信号抽取感测信息；以及匹配部，通过从存储于上述存储部的多个上述特征信息中抽取与上述感测信息相匹配的特征信息，来从多个上述触觉数据中抽取与上述特征信息相对应的触觉数据。根据一实施例，多个上述触觉数据可包括与上述对象物的硬度、弹性、形状和/或粗糙度有关的信息。根据一实施例，上述传感部包括石墨烯图案，可利用上述石墨烯图案的物理变形所引起的电阻变化来感测上述对象物的表面特性。根据一实施例，上述触觉感知系统还可包括噪声去除部，用于去除上述感测信号的噪声。根据一实施例，上述触觉感知系统还可包括向使用人员传递与上述一表面特性有关的数据的传递部。根据一实施例，上述抽取部可对上述感测信号进行频率变换，来从进行转换频率的上述感测信号抽取上述感测信息。根据一实施例，上述感测信息可包括进行转换频率的上述感测信号的特定频带的峰值(peak)。为了解决上述技术问题，本发明提供触觉感知系统的数据库构建方法。根据一实施例，上述触觉感知系统的数据库构建方法可包括：对对象物的表面特性进行感测来生成感测信号的步骤；从上述感测信号抽取与上述对象物的表面特性相对应的感测信息的步骤；以及使上述对象物的表面特性与上述感测信息建立关联来存储的步骤。根据一实施例，抽取上述感测信息的步骤可包括：对上述感测信号进行频率变换的步骤；以及将进行转换频率的上述感测信号的特定频带的峰值定义为上述感测信息的步骤。根据一实施例，上述感测信息可根据上述对象物的表面粗糙度来具有互不相同的值。根据一实施例，生成上述感测信号的步骤可包括使线(1ine)形态的多个感测图案触碰上述对象物的表面的步骤。为了解决上述技术问题，本发明提供一种触觉感知系统。根据一实施例，上述触觉感知系统包括：传感部，对目标对象物及比较对象物的表面特性进行感测来分别生成目标感测信号及比较感测信号；抽取部，从在上述传感部生成的上述目标感测信号及比较感测信号分别抽取目标感测信息；以及存储部，使上述目标感测信息与上述目标对象物的触觉数据建立关联来存储，上述抽取部对上述目标感测信号及比较感测信号进行频率变换，来对进行转换频率的上述目标感测信号及进行转换频率的上述比较感测信号的峰值进行比较，将具有峰值差的多个频率值及相对应的多个峰值中的至少一部分定义为上述目标感测信息。根据一实施例，上述抽取部可计算进行转换频率的上述目标感测信号与进行转换频率的上述比较感测信号之间的峰值差，可将进行转换频率的上述目标感测信号的峰值与进行转换频率的上述比较感测信号的峰值之间的差相对大的多个频率值及相对应的多个峰值定义为上述目标感测信号。根据一实施例，上述抽取部可对进行转换频率的上述目标感测信号的峰值与进行转换频率的上述比较感测信号的峰值之间的差相对大的多个频率值及相对应的多个峰值进行整列，可按进行转换频率的上述目标感测信号的峰值与进行转换频率的上述比较感测信号的峰值之间的差由大变小的顺序将多个频率值及相对应的多个峰值定义为上述目标感测信号。根据一实施例，上述触觉感知系统还可包括对上述目标感测信号去除噪声及偏压的噪声去除部，上述抽取部可对去除噪声及偏压的上述目标感测信号进行频率变换来抽取上述目标感测信号。技术效果本发明实施例的触觉感知系统包括：存储部，使多个触觉数据与多个特征信息建立关联来存储；传感部，对对象物的表面特性进行感测来生成感测信号；抽取部，从在上述传感部生成的上述感测信号抽取感测信息；以及匹配部，通过从存储于上述存储部的多个上述特征信息中抽取与上述感测信息相匹配的特征信息，来从多个上述触觉数据中抽取与上述特征信息相对应的触觉数据。由此，可以提供对上述对象物的表面特性进行感测来便捷地向使用人员传递的高可靠性的触觉感知系统。附图说明图1为用于说明本发明实施例的触觉感知系统的框图；图2为用于说明本发明实施例的触觉感知系统的感测信号及感测信息的曲线图；图3为用于说明本发明实施例的触觉感知系统所包括的噪声去除部的图；图4及图5为用于说明本发明实施例的触觉感知系统所包括的抽取部的图；图6为用于说明本发明实施例的触觉感知系统的数据库构建方法的顺序图；图7为用于说明本发明实施例的触觉感知系统所包括的传感部的触摸传感器的第一实施例的立体图；图8为用于说明本发明实施例的触觉感知系统所包括的传感部的触摸传感器的第二实施例的立体图；图9为用于说明本发明实施例的触觉感知系统所包括的传感部的触摸传感器的第三实施例的立体图；图10为用于说明利用本发明实施例的触觉感知系统来测定的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的感测信号的曲线图；图11为用于说明利用本发明实施例的触觉感知系统来测定的织物(fabric)的感测信号的曲线图；图12为用于说明利用本发明实施例的触觉感知系统来测定的图案化的聚二甲基硅氧烷(pdms)的感测信号的曲线图。具体实施方式以下，参照附图，对本发明的优选实施例进行说明。但是，本发明的技术思想并不局限于在此所说明的实施例，可通过其他实施方式实现具体化。在本说明书中所介绍的实施例用于使所公开的内容更完整并充分地向普通技术人员传递本发明的思想。在本说明书中，当提出一个结构要素设置于另一个结构要素上时，意味着其可直接形成于其他结构要素上，或可它们之间设置第三结构要素。并且，在附图中，为了有效地说明技术内容，放大膜及区域的厚度。并且，在本说明书的多种实施例中，第一、第二、第三等的术语为了记述多种结构要素而使用，但是，这些结构要素并不局限于上述术语。这些术语用于将一个结构要素区别于另一个结构要素。因此，在一个实施例中以第一结构要素表述的结构要素可在另一实施例中表述成第二结构要素。在本说明书中说明并例示的各实施例还包括与其互补的实施例。并且，在本说明书中，“和/或”包括前后所列举的结构要素中的至少一个。只要在说明书中的文脉上并不明确表示为其他含义，单数的表达则包括复数的表达。并且，应当理解的是，“包括”或“具有”等的术语用于指定说明书中所记载的特征、数字、步骤、结构要素或它们的组合的存在，而并未事先排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、结构要素或它们的组合的存在或附加可能性。并且，本说明书中的“连接”包括间接连接及直接连接多个结构要素的情况。并且，在通过以下内容来对本发明进行说明的过程中，若判断对相关的公知功能或结构的具体说明会不必要地混淆本发明的要旨，则省略其详细说明。并且，在本说明书中，“触摸传感器”对所触碰的对象物的触碰存在与否、触摸强度、触摸速度等进行感测，对所触碰的对象物的表面特性(材质)进行感测。图1为用于说明本发明实施例的触觉感知系统的框图，图2为用于说明本发明实施例的触觉感知系统的感测信号及感测信息的曲线图，图3为用于说明本发明实施例的触觉感知系统所包括的噪声去除部的图，图4及图5为用于说明本发明实施例的触觉感知系统所包括的抽取部的图。参照图1，本发明实施例的触觉感知系统可包括传感部10、噪声去除部20、抽取部30、存储部40、匹配部50及传递部60。上述传感部10可包括触摸传感器。当对象物触碰到上述触摸传感器时，上述传感部10可对上述对象物的表面特性进行感测来生成感测信号ss。根据一实施例，上述传感部10的上述触摸传感器包括石墨烯图案，可利用基于上述对象物的触碰的上述石墨烯图案的物理变形所引起的电阻变化来感测上述对象物是否触碰。与上述内容不同地，根据另一实施例，上述传感部10的上述触摸传感器可以不利用上述石墨烯图案。根据一实施例，在上述传感部10中生成的上述感测信号ss可具有与时间有关的函数值。更详细地，例如，如图2的(a)部分所示，上述感测信号ss可为上述石墨烯图案根据上述对象物的表面特性来产生物理变形而使上述石墨烯图案两端的电压差周期性地产生变化的信号。上述感测信号si的周期及强度可根据上述对象物的表面特性(例如，表面粗糙度)变化。并且，在图2的(a)部分示出电压的差根据时间周期性地变化，但是，在上述石墨烯图案的两端流动的电流也可根据时间周期性地变化是显而易见的。上述噪声去除部20可去除上述感测信号ss的噪声。例如，上述噪声去除部20可去除上述感测信号ss的偏压(bias)。更详细地，如图3所示，上述感测信号ss可包括偏压信号。上述偏压信号为上述对象物对上述传感部10施加压力而产生的信号，可与上述对象物的表面特性无关。由此，根据本发明的实施例，可从上述感测信号ss中去除上述偏压信号。上述抽取部30可接收在上述传感部10生成且在上述噪声去除部20去除噪声的上述感测信号ss。上述抽取部30可从上述感测信号ss抽取感测信息si。上述抽取部30可通过梅尔标度滤波器组(mel-scalefilterbank)、线性预测倒谱系数(1inearpredictivecepstralcoefficients)、运行能量(runningenergy)、过零率(zerocrossingrate)、最高点(pitch)、残余能量(residualenergy)、部分残余运行能量(runningpartialresidualenergy)等的方法来从上述感测信号ss抽取上述感测信息si。根据一实施例，如图2的(b)部分所示，上述抽取部30对上述感测信号ss进行频率变换，可从进行转换频率的上述感测信号抽取上述感测信息si。上述感测信息si可为进行转换频率的上述感测信号的特定频带f的峰值m。如上所述，上述感测信号ss可根据上述对象物的表面特性(例如，表面粗糙度)而变化，由此，上述感测信息si可根据上述对象物的表面特性(例如，表面粗糙度)而变化。因此，上述感测信息si可具有与上述对象物的表面特性相对应的固有值。换言之，上述抽取部30抽取具有与多个对象物的表面特性相对应的固有值的多个上述感测信息si，多个上述感测信息si可存储于上述存储部40。以下，更详细地进行说明，在上述传感部10感测目标对象物及比较对象物的表面特性来分别生成目标感测信号及比较感测信号，在此情况下，上述抽取部30可从在上述传感部10生成的上述目标感测信号及上述比较感测信号抽取目标感测信息，可使上述目标感测信息与上述目标对象物的触觉数据建立关联来存储于上述存储部40。上述抽取部30抽取上述目标感测信息的步骤可包括：分别对上述目标感测信号及上述比较感测信号进行频率变换的步骤；计算进行转换频率的上述目标感测信号与进行转换频率的上述比较感测信号之间的多个峰值差的步骤；对进行转换频率的上述目标感测信号的峰值与进行转换频率的上述比较感测信号的峰值之间的差相对大的多个频率值及相对应的多个峰值进行整列的步骤；以及按进行转换频率的上述目标感测信号的峰值与进行转换频率的上述比较感测信号的峰值之间的差由大变小的顺序将多个频率值及相对应的多个峰值定义为上述目标感测信号的步骤。根据一实施例，如图4所示，进行转换频率的上述比较感测信号的峰值与进行转换频率的上述目标感测信号的峰值之间的差可利用进行转换频率的上述比较感测信号及进行转换频率的上述目标感测信号来通过曲线下面积(auc，areaunderthecurve)方法计算，之后索引(indexing)频率值来示出(图4中的浅色点为最大值，深色点为最小值)。如图5所示，可以确认，只利用进行转换频率的上述比较感测信号的峰值与进行转换频率的上述目标感测信号的峰值之间的差大的13个频率及峰值，也可实际对目标对象物进行分类。上述存储部40可使触觉数据与特征信息建立关联来存储。例如，上述存储部40可存储多个上述触觉数据和多个上述特征信息以1∶1匹配的表格(table)。上述触觉数据为能够以数值表示上述对象物的表面特性的信息，例如，可为与表面粗糙度、表面硬度、弹性有关的信息。如图2的(b)部分所示，多个上述特征信息可为特定频带的峰值。上述匹配部50可从上述抽取部30接收上述感测信息si。上述匹配部50从存储于上述存储部40的多个上述特征信息抽取与上述感测信息si相匹配的特征信息，可从多个上述触觉数据抽取与上述特征信息相对应的触觉数据(sur_inform)。上述匹配部50可向上述传递部60传递上述触觉数据。在存储于上述存储部40的多个上述特征信息中不存在与上述感测信息si相匹配的特征信息的情况下，上述匹配部50可通过支持向量机(svm，supportvectormachine)、高斯混合模式(gmm，gaussianmixturemode)、神经网络(neuralnetwork)等的学习技法学习及分类上述感测信息si。或者，如上所述，在存储于上述存储部40的多个上述特征信息中不存在与上述感测信息si相匹配的特征信息的情况下，上述匹配部50使上述感测信息si存储于上述存储部40，并可向使用人员请求与上述感测信息si相对应的触觉数据。当使用人员输入与上述感测信息si相对应的上述触觉数据时，上述存储部40将上述感测信息si转换成特征信息，并使特征信息与上述触觉数据建立关联来存储。上述传递部60可向使用人员传递与上述特征信息相对应的上述触觉数据。例如，上述传递部60通过将上述触觉数据显示于画面来向使用人员传递或通过电信号向使用人员传递。换言之，上述传递部60对上述触觉数据等的数值化的信息进行定性化且转换为触感，从而向使用人员传递。根据本发明的实施例，上述触觉感知系统可对对象物的表面特性进行感测并抽取与上述对象物的表面特性相对应的触觉数据来向使用人员传递。由此，可提供对上述对象物的材质进行感测来进行感知的高可靠性的触觉感知系统。并且，本发明实施例的触觉感知系统可利用于人工皮肤、假肢、手术用机器人、触摸传感器、虚拟现实系统、触觉显示器等多种
技术领域：
：。并且，在参照图1进行说明的实施例中，每个块可表示将用于执行特定的(多个)逻辑功能的一个以上的可执行的指令包含在内的模块、部分或代码的一部分。并且，在几种代替执行例中，在多个块中提及的多个功能可不按顺序产生。例如，接连示出的2个块的多个功能实际上可同时执行，或者上述多个块可根据相应的功能倒序执行。以下，对如上所述的本发明实施例的触觉感知系统的数据库构建方法进行说明。图6为用于说明本发明实施例的触觉感知系统的数据库构建方法的顺序图。参照图6，可对对象物的表面特性进行感测来生成感测信号(步骤s110)，可利用参照图1所说明的上述传感部10来对上述对象物的表面特性进行感测。并且，如参照图2的(a)部分进行的说明，上述感测信号可具有与时间有关的函数值。可从上述感测信号抽取与上述对象物的表面特性相对应的感测信息(步骤s120)。如参照图2的(b)部分进行的说明，抽取上述感测信息的步骤可包括：对上述感测信号进行频率变换的步骤；以及将进行转换频率的上述感测信号的特定频带的峰值定义为上述感测信息的步骤。如参照图1至图5进行的说明，上述感测信号可根据上述对象物的表面特性(例如，表面粗糙度)而不同，由此，可根据上述对象物的表面特性(例如，表面粗糙度)抽取互不相同的多个上述感测信息。上述感测信号可通过参照图1进行说明的上述抽取部30抽取。可使上述对象物的表面特性与上述感测信息建立关联来存储。如参照图1及图2进行的说明，作为能够以数值表示表面特性的触觉数据，上述对象物的表面特性可为与表面粗糙度、表面硬度、弹性有关的信息。上述对象物的表面特性和上述感测信息能够以1∶1匹配来存储于参照图1所说明的上述存储部40。根据本发明的实施例，对上述对象物的表面特性进行感测来生成上述感测信号，使从上述感测信号抽取的上述感测信息与上述对象物的表面特性相对应并存储，从而构建数据库。由此，可提供轻松适用于触觉感知系统的数据库的构建方法。如上所述，本实施例的触觉感知系统所包括的传感部的触摸传感器可包括石墨烯图案，上述触摸传感器可使线形态的多个感测图案通过触碰对象物的表面来生成上述感测信号。以下，对本发明实施例的触觉感知系统所包括的传感部的触摸传感器的多种实施例进行说明。图7为用于说明本发明实施例的触觉感知系统所包括的传感部的触摸传感器的第一实施例的立体图。参照图7，第一实施例的触摸传感器可包括：第一基板100；第一图案110，配置于上述第一基板100上，具有第一突出区域110a及第一凹陷区域110b；第二基板200，设置于上述第一基板100上；第二图案210，以与上述第一图案110相向的方式配置于上述第二基板200上，具有第二突出区域210a及第二凹陷区域210b；石墨烯图案220，位于上述第一图案110与上述第二图案210之间；电极图案203，配置于上述石墨烯图案220两侧；以及上部基板300，配置于上述第二基板200上，包括感测图案310。当对象物触碰上述感测图案310时，上述石墨烯图案220可产生物理变形，来改变上述石墨烯图案220的电阻。上述石墨烯图案220的电阻变化可通过上述电极图案230来感测，从而生成参照图1至图3进行说明的感测信号。并且，上述第一突出区域110a及上述第二凹陷区域210b能够以相向的方式配置，上述第一凹陷区域110b和上述第二突出区域210a能够以相向的方式配置。由此，当上述对象物触碰上述感测图案310时，上述石墨烯图案220的物理变形增加，从而可根据上述对象物的触碰轻松改变上述石墨烯图案220的电阻来增加感测灵敏度。图8为用于说明本发明实施例的触觉感知系统所包括的传感部的触摸传感器的第二实施例的立体图。参照图8，第二实施例的触摸传感器可包括第一基板结构体、第二基板结构体、分离膜600及具有感测图案710的上部基板700。上述第一基板结构体可包括第一基板410、上述第一基板410上的第一石墨烯图案422a、422b、上述第一石墨烯图案422a、422b之间的粘结层420a、420b以及上述第一石墨烯图案122a、122b上的电极图案430。上述第二基板结构体可包括第二基板及上述第二基板上的第二石墨烯图案522，上述第二基板包括基础基板510、平坦化膜512及绝缘膜514。具有开口部610的上述分离膜600可配置于上述第一基板结构体与上述第二基板结构体之间。可根据对象物是否触碰上述感测图案710，来通过上述开口部610调节上述第一石墨烯图案422a、422b和上述第二石墨烯图案522的电连接。由此，可通过上述感测图案710感测上述对象物是否触碰，来生成参照图1至图6进行说明的感测信号。图9为用于说明本发明实施例的触觉感知系统所包括的传感部的触摸传感器的第三实施例的立体图。参照图9，第三实施例的触摸传感器可包括：基础基板810；第一石墨烯图案820，设置于上述基础基板810的一侧面上；电极图案830，设置于上述第一石墨烯图案820的两侧；第二石墨烯图案840，与上述电极图案830相接触，配置于上述第一石墨烯图案820上；以及上部基板850，配置于上述基础基板810的另一侧面上，具有感测图案852。可根据对象物是否触碰上述感测图案852来调节上述第一石墨烯图案820和上述第二石墨烯图案84的接触面积，由此，可通过上述电极图案830之间的电阻变化来生成参照图1至图6进行说明的感测信号。图10为用于说明利用本发明实施例的触觉感知系统来测定的聚对苯二甲酸乙二醇酯的感测信号的曲线图，图11为用于说明利用本发明实施例的触觉感知系统来测定的织物的感测信号的曲线图，图12为用于说明利用本发明实施例的触觉感知系统来测定的图案化的聚二甲基硅氧烷的感测信号的曲线图。参照图10至图12，利用具有参照图7进行说明的第一实施例的触摸传感器的触觉感知系统对基于对象物的感测信号及感测信息进行感测及分析。具体地，将未图案化的聚对苯二甲酸乙二醇酯、无周期性的织物(noperiodicfabric)及图案化的聚二甲基硅氧烷用作感测信号及感测信息的测定对象物。图10的(a)部分、图11的(a)部分及图12的(a)部分分别示出未图案化的聚对苯二甲酸乙二醇酯、无周期性的织物及图案化的聚二甲基硅氧烷的感测信号，图10的(b)部分、图11的(b)部分及图12的(b)部分分别示出对图10的(a)部分、图11的(a)部分及图12的(a)部分所示的感测信号进行转换频率的数据。从图10的(a)部分、图11的(a)部分及图12的(a)部分可确认，可根据对象物的表面特性测定互不相同的多个感测信号。并且，可以确认，多个上述感测信号具有周期性地改变的电压值。并且，从图10的(b)部分、图11的(b)及图12的(b)可知，当对多个上述感测信号进行频率变换时，可以确认，可根据对象物的表面特性来在特定频带观察到多个峰值。换言之，通过对感测上述对象物的表面特性的上述感测信号进行频率变换，来从进行转换频率的多个上述感测信号抽取感测信息并与上述对象物的表面特性进行匹配，从而可将其用于触觉感知系统。以上，通过优选实施例对本发明进行了详细说明，本发明的范围并不局限于特定实施例，应通过所附的发明要求保护范围来解释。并且，应当理解的是，只要是本
技术领域：
：的普通技术人员，则可在不超出本发明的范围的情况下进行多种修改和变形。产业上的可利用性本发明实施例的触觉感知系统及其数据库构建方法对对象物的表面特性进行感测来用于抽取上述对象物的触觉信息的多种元件及系统。当前第1页12当前第1页12