一种内置触觉反馈的仿真表皮的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种内置触觉反馈的仿真表皮，包括压电陶瓷薄片和薄膜，1个以上的压电陶瓷薄片粘接在薄膜上组成仿真表皮结构单元，各结构单元的压电陶瓷薄片两侧电极信号均引出至处理器；在结构单元的薄膜表面上布置凹凸波纹形成触摸区域，触碰薄膜表面的凹凸波纹产生不同的振动并作用于薄膜下面的压电陶瓷薄片，压电陶瓷薄片感受信号，并将感应信号传递给处理器，处理器根据接收到的信号给压电陶瓷薄片施加驱动信号进行反馈。本发明的内置触觉反馈的仿真表皮可达到仿真人体表情、皮肤、器官的目的，或其他如语音等反馈方式，在当代仿真机器人及残疾人义肢表皮等应用领域有较大的空间，增加人机交流的真实感。
【专利说明】
一种内置触觉反馈的仿真表皮
技术领域
[0001]本发明属于压电陶瓷应用技术领域，具体涉及一种内置触觉反馈的仿真表皮。
【背景技术】
[0002]压电陶瓷材料具有独特的压电效应，可将机械能转变为电能，也可以将电能转变成机械能。在外界振动或者冲击的作用下，压电陶瓷产生微观变形，输出电荷信号。压电陶瓷起到传感器作用。压电陶瓷在电场的作用下，会产生伸缩变形或者振动，这时候压电陶瓷起到驱动作用。现代仿真机器人表面呆板，缺乏触摸反馈功能。显然不能满足使用需求。
【发明内容】
[0003]发明目的:针对现有技术中存在的不足，本发明一种内置触觉反馈的仿真表皮，利用压电陶瓷的压电效应，在手指触摸到薄膜的瞬间，处理器接收到传感功能压电陶瓷的信号，同时处理器给与驱动功能的压电陶瓷驱动信号，给触摸者以反馈。可应用于现代仿真机器人的表面皮肤，增加人机交流的真实感。
[0004]技术方案:为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下:
一种内置触觉反馈的仿真表皮，包括压电陶瓷薄片和薄膜，I个以上的压电陶瓷薄片粘接在薄膜上组成仿真表皮结构单元，各结构单元的压电陶瓷薄片两侧电极信号均引出至处理器;在结构单元的薄膜表面上布置凹凸波纹形成触摸区域，触碰薄膜表面的凹凸波纹产生不同的振动并作用于薄膜下面的压电陶瓷薄片，压电陶瓷薄片感受信号，并将感应信号传递给处理器，处理器根据接收到的信号给压电陶瓷薄片施加驱动信号进行反馈。
[0005]所述反馈包括压电陶瓷薄片产生振动，或伸缩变形，或结合外设装置产生语音、表情、灯光、图像。
[0006]所述薄膜选自硅橡胶膜、TPE、金属膜，高分子薄膜。
[0007]所述的仿真表皮为现代仿真机器人脸部;所述的薄膜为硅橡胶膜，按照人类面孔包含的42块表情肌肉分布位置，全覆盖触觉反馈表皮的结构单元，当手指触摸机器人面部时，硅橡胶膜下的压电陶瓷薄片感受信号，并将感应信号传递给处理器，处理器给压电陶瓷薄片施加驱动信号反馈。
[0008]所述的仿真表皮为机器人手部，所述的薄膜为硅橡胶膜，按照人类手部肌肉设置触觉反馈表皮的结构单元，当握住机器人的手时，硅橡胶膜下的压电陶瓷薄片会感受信号，并将感应信号传递给处理器，处理器按照设置，驱动手部结构单元中的压电陶瓷薄片收缩变形。
[0009]所述的仿真表皮为机器人耳朵或嘴唇，所述的薄膜为双层硅橡胶膜。
[0010]有益效果:与现有技术相比，本发明的内置触觉反馈的仿真表皮，利用压电陶瓷的压电效应，在手指触摸到薄膜的瞬间，压电陶瓷感受到触摸信号，并将感应信号输送到处理器，处理器根据设置给驱动功能的压电陶瓷输入驱动信号，触摸点周围会产生振动或者伸缩，达到仿真人体表情、皮肤、器官的目的，或其他如语音等反馈方式。这种“内置触觉反馈的仿真表皮”，在当代仿真机器人及残疾人义肢表皮等应用领域有较大的空间，增加人机交流的真实感。
【附图说明】
[0011]图1是内置触觉反馈的仿真表皮的结构示意图；
图2是机器人面部示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体附图进一步阐明本发明，本【具体实施方式】在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0013]如图1所示，内置触觉反馈的仿真表皮，包括薄膜2和I个以上压电陶瓷薄片I，薄膜2可使用硅橡胶膜，压电陶瓷薄片I粘接在硅橡胶膜上，并引出每片压电陶瓷薄片的两侧电极信号至处理器，I个以上压电陶瓷薄片按照设计间隔粘贴在硅橡胶膜上，组成触摸反馈表皮的结构单元。
[0014]现代仿真机器人脸部一般采用硅橡胶制作，如图2所示，表面柔软，但无表情。采用内置触觉反馈的仿真表皮，做成机器人的面部，按照人类面孔包含的42块表情肌肉分布位置，全覆盖触觉反馈表皮的结构单元，当手指触摸机器人面部时，硅橡胶膜下的压电陶瓷会感受信号，并将感应信号传递给处理器，处理器可以给触摸点周边的压电陶瓷施加驱动信号，压电陶瓷可以产生振动，或伸缩变形，给触摸者以反馈。处理器也可以按照设置，分别驱动表情肌肉附近的压电陶瓷，按照人类喜怒哀乐的表情肌肉的运动方式，压电陶瓷伸长或缩短，并带动周边表皮，在仿真机器人面部，组合成喜怒哀乐的模拟表情。
[0015]内置触觉反馈的仿真表皮，也可以覆盖在仿真机器人的其他敏感部位，被触摸后，按照处理器的设置，给与触摸者反馈信号。增加了人机互动的真实感。
[0016]触觉反馈表皮的基本单元全覆盖机器人手部，当握住机器人的手时，硅橡胶膜下的压电陶瓷会感受信号，并将感应信号传递给处理器，处理器按照设置，驱动手部基本单元中驱动功能的压电陶瓷收缩变形，可以感受到来自机器人的握力，增加人机互动的真实感。
[0017]使用厚度较薄的双层硅橡胶膜，制作成仿真机器人的耳朵、嘴唇等薄形、内含空腔的器官，当手指触摸时，按照处理器的设置，给与触摸者反馈信号。并可以按照处理器指定信号，利用压电陶瓷及内部空腔，发出清晰的声音信息。增加了人机互动的真实感。
【主权项】
1.一种内置触觉反馈的仿真表皮，其特征在于，包括压电陶瓷薄片(I)和薄膜(2)，I个以上的压电陶瓷薄片(I)粘接在薄膜(2)上组成仿真表皮结构单元，各结构单元的压电陶瓷薄片(I)两侧电极信号均引出至处理器;在结构单元的薄膜(2)表面上布置凹凸波纹(4)形成触摸区域(3)，触碰薄膜表面的凹凸波纹(4)产生不同的振动并作用于薄膜下面的压电陶瓷薄片(1)，压电陶瓷薄片(I)感受信号，并将感应信号传递给处理器，处理器根据接收到的信号给压电陶瓷薄片(I)施加驱动信号进行反馈。2.根据权利要求1所述的内置触觉反馈的仿真表皮，其特征在于:所述反馈包括压电陶瓷薄片(I)产生振动，或伸缩变形，或结合外设装置产生语音、表情、灯光、图像。3.根据权利要求1所述的内置触觉反馈的仿真表皮，其特征在于:所述薄膜选自硅橡胶膜、TPE、金属膜，高分子薄膜。4.根据权利要求1所述的内置触觉反馈的仿真表皮，其特征在于:所述的仿真表皮为现代仿真机器人脸部;所述的薄膜(2)为硅橡胶膜，按照人类面孔包含的42块表情肌肉分布位置，全覆盖触觉反馈表皮的结构单元，当手指触摸机器人面部时，硅橡胶膜下的压电陶瓷薄片(I)感受信号，并将感应信号传递给处理器，处理器给压电陶瓷薄片(I)施加驱动信号反馈。5.根据权利要求1所述的内置触觉反馈的仿真表皮，其特征在于:所述的仿真表皮为机器人手部，所述的薄膜(2)为硅橡胶膜，按照人类手部肌肉设置触觉反馈表皮的结构单元，当握住机器人的手时，硅橡胶膜下的压电陶瓷薄片(I)会感受信号，并将感应信号传递给处理器，处理器按照设置，驱动手部结构单元中的压电陶瓷薄片(I)收缩变形。6.根据权利要求1所述的内置触觉反馈的仿真表皮，其特征在于:所述的仿真表皮为机器人耳朵或嘴唇，所述的薄膜(2)为双层硅橡胶膜。
【文档编号】G06F3/01GK105843406SQ201610381079
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】杨杰
【申请人】杨杰