可用于人工智能设备姿态感应的姿态传感器、集群、应用_2

文档序号:9908569阅读:来源:国知局
少I个接地电阻器构成;每个接地电阻器的非接地端与姿态传感器的I个电极相连。
[0036]30、可用于人工智能设备姿态感应的姿态传感器集群,其特征在于:主要由在技术内容1-29所述的姿态传感器中单选或多选种类地至少2个姿态传感器构成、至少I条导线构成;至少I个姿态传感器的至少I个电极与其他姿态传感器至少I个电极共连同一导电线;至少2个姿态传感器都至少有I个电极不与自身所在姿态传感器的其他电极共连同一导电线。
[0037]31、可用于人工智能设备姿态感应的姿态传感器或其集群的应用,其特征在于:选取技术内容1-30的姿态传感器或其集群将电极合理的连接在应用电路上。
[0038]技术内容说明及其有益效果。
[0039]核心原理:本发明在电学原理上等同于由导电液体调控阻值的电阻或电阻群,主要利用姿态传感器姿态改变时导电液体的流动改变电极与电极之间电阻率的分布来表达姿态数据;改变的原理是导电液体、电阻层可以简化地视作并联在电极之间的两个电阻,导电液体与导电层表面结合后可以视作可变电阻,导电液体运动时改变电极与电阻层之间的电学连接体积、面积、长度而导致电极之间阻值变化(电阻层的连接被改变),从而影响并联总电阻,即电极间电阻;本发明提到‘导电液体体积小于容腔有效容积’,值得注意的是:本发明需要本领域技术人员在实施设计时结合公知常识、现有技术、技术惯例,根据容腔、电极、电阻层的布局来确定导电液体体积的具体值,以避免丧失或弱化技术效果(本发明中如果粗暴的使用百分比来限定导电液体体积,则难以达成良好的保护的目的,这是本领域技术人员可以理解的)。本发明的基本原理也可以理解为导电液体的流动导致了电极间电阻层表面电阻的改变。本发明相对现有技术比较显著的特征在于将大量的电极连接在同一电阻层上。
[0040]词句解释:‘容腔’是指具有容纳能力的空间,它可以是单一容器的内腔,也可以是由多个元件配合而成的容纳空间;
‘有效容积’指容腔内允许导电液体充斥的部分;
‘共界面’都是指电阻层表面也是容腔界面的一部分,也就是说容腔所在的容器可以是由电阻层单独构成,也可以由电阻层结合其他元件构成容纳空间,也可以由多个电阻层和其他原价构成;
‘电阻层’是指具有电子流动阻碍能力的层,本发明中电阻层优选为薄膜(比如碳电阻膜、金属电阻膜)、薄片(比如片状电阻材料)、薄层(比如气相沉积产生的层)状,但也不排除其它形状(比如,使用一块很厚的电阻层,将电极从外侧深度介入电阻层中使电极到电阻层内侧的距离小于电阻层的厚度);电阻层可以是良导体也可以是半导体,电阻层不包括超导体和绝缘体(不包括薄到可以构成电子隧道结而被电子穿越的绝缘材料薄层),电阻层可以是单一物质构成也可以是混合物构成(比如多种物质混合制作、又比如在以半导体材料制成的电阻层上进行局部或全部的参杂),电阻层可以是单层结构也可以是多层结构(应保证内外表面之间导电),电阻层表面可以是平整的也可以是不平整的(比如可以加工的形状、蚀刻,比如加工中自然产生的毛刺、微凸),本发明的电阻层可以是单个也可以是多个(比如:一个电阻层同时与多个容腔共界面、一个同时与多个电阻层共界面、一个容腔与一个电阻层共界面),本发明中‘电阻层’可以具有少量的绝缘层,但不可让绝缘层将电阻层全面覆盖,而要使电阻层内侧表面能够接触到导电液体,值得注意的是绝缘材料制成的层全面覆盖电阻层但薄到可以构成电子隧道结可以被电子穿越的情况属于本发明的可行方案;
‘电阻层的外侧’是指电阻层不与容腔共界面的部分;
‘电阻层的内侧’是指电阻层与容腔界面的公共表面;
‘接地电阻器’是指电子学中常用的一端连接在电路中地点(GND)的电阻器,可以是阻值固定不变的电阻器,也可以是电阻值可调的电阻器(非随时随意变化,即调整后长时间保持电阻值无大变化的电阻器);接地电阻器可以集成在姿态传感器中(非容腔内),也可以独立安放在应用电路中的;
‘电极’是指用导电性能优于电阻层的良导体材料制成的连接物,电极可以是任意形状、任意形态,电极优选高导电材料进行制作,在不破坏本发明的可行性、稳定性的情况下电极的导电性能越强越好,电极可以与导线是一体的,本发明对电极与电阻层连接关系的描述是忽略导电液体的情况下进行的;
‘电极介入容腔’是指电极与容腔共界面,即电极表面与成为容腔界面的一部分(包括伸入容腔内部)
‘导电液体’是指具有较好导电能力的高流动性物质,导电液体可以是单质也可以是混合物,比如液态金属、电解液、多种物质组成的具有导电能力的液体等;
‘导电液体总是与容腔内电极相接触;导电液体总是与电阻层内侧相接触’指容腔、容腔内电极、电阻层、导电液体三者的结构、数量、体积配置满足‘处于任意姿态导电液体都同时与容腔内电极、导电液体相接触’的技术条件,本发明对电极与电阻层连接关系的描述是忽略导电液体的情况下进行的;
‘导电液体能够接触到电阻层内侧’是指电阻层、导电液体、容腔三者结构、数量、体积配置满足‘至少有一种姿态会使导电液体与电阻层内侧相连’的技术条件,包含了 ‘导电液体与电阻层内侧一直相连、导电液体与电阻层内侧时连时断’两种情况。
[0041]特别说明1:本发明一般选择导电性能劣于导电液体的材料(混合物或单质)作为电阻层,以便姿态变换时获得较大的电阻变化速率和梯度;使用导电性能优于导电液体的材料作为电阻层的情况,姿态变换时获得的电阻变化速率和梯度较小。
[0042]特别说明2:相邻电极表面距离影响电阻变化的垮度,一般情况下相邻电极的表面距离越大电阻变化垮度较大,方便利用;相邻电极表面间距较小的情况下,电阻率改变的速率不高,但同等体积下可以提供更多的输入节点(电源相连点)或输出节点(输出信号点);对于处于同一与容腔共界面的电阻层上(尤其是同处于外侧)的两个电极而言,电极表面距离大于等于电极之间电阻层平均厚度2倍,可以获得电阻变化跨度较大。
[0043]特别说明3:本发明主要为具有机器学习能力人工神经元硬件而创造;但不排除用于其他电路。
[0044]特别说明4:在电极少于4的情况下,本发明可以有效感应的姿态较少(电极数量大于4的方案中将3个作为输出电极布置在三维坐标轴上,并结合公知常识、现有技术恰当的配置容腔形状、导电液体数量可以做到3个方向的感应),但将它们进行有效集群(至少有3个单元在同一截面中他们截面的图形平移后不重合),同样可以起到很好的效果(比如使用半导体元器件加工工艺在同一衬底上制作大量的电极少于3的姿态传感器集群使用)。
[0045]特别说明5:无论姿态传感器的设计者、生产者、使用者有意或无意在集群单元中设置劣、无效电极、坏单元(比如某集群的某容腔中不设置某一组件使该容腔失去功能或效果削弱),只要其姿态传感器中部分单元具有本发明的技术方案,则应视为本发明的技术方案。
[0046]特别说明6:由于汉语的复杂灵活的特点,发明人的意图和阅读者的理解难免出现偏差,作为对本领域技术人员的善意提醒:本发明最终技术目的是设计一个‘电阻率或电阻率分布随姿态变化而变化的姿态传感器’,在应用设计本发明时要结合现有技术、公知常识进行设计,而不是死板的按照本发明的字面意思来实施{又比如:本发明应用设计时应注意材料之间的化学、电化学关系;又比如:本发明应用设计时应注意减小电极与电阻层所构成连接的接触电阻;又比如本发明的增加单个电阻层外侧连接的电极数量,提高精度越高、增加可感知姿态;又比如根据电极、容腔的结构、数量、形状布局正确配置导电液体的体积;又比如:在电阻层外施加绝缘外壳、电磁屏蔽外壳、外壳、在电阻层外增加加强层;等等};也就是说本发明申请文件的阅读应该站在具有公知常识、懂得现有技术、明白技术惯例的本领域技术人员的角度,在不违背本发明最终技术目的的前提上理解本发明申请文件。
[0047]本发明的有益效果:本发明结构简单、寿命长、成本低廉、可用于人工智能设备作为姿态感知装置。
【附图说明】
[0048]图1是本发明一个实施实例的示意图。
[0049]图2是本发明一个实施实例的示意图。
[0050]图3是本发明一个实施实例的示意图。
[0051]图4是本发明一个实施实例的示意图。
[0052]图5是本发明一个实施实例的示意图。
[0053]图6是本发明一个实施实例的示意图。
[0054]图7为本发明一个实施实例的示意图。
[0055]图8为本发明一个实施实例的示意图。
[0056]图9为本发明一个实施实例的示意图。
[0057]图10为本发明一个实施实例的示意图。
[0058]图11为本发明一个实施实例的示意图。
[0059]图12为本发明一个实施实例的示意图。
[0060]图13为本发明一个实施实例的示意图。
[0061]图14为本发明一个实施实例的示意图。
[0062]图15为本发明一个实施实例的示意图。
[0063]图16为本发明一个实施实例的示意图。
[0064]图17为本发明一个实施实例的示意图。
【具体实施方式】
[0065]下面结合实施实例对本发明作进一步说明。
[0066]实施实例1、如图1中a、b、c所示可用于人工智能设备姿态感应的姿态传感器,由电极100、电极110、导电液体101、容腔102、电阻层103、绝缘层104构成;容腔102由电阻层103、绝缘层104配合构成;电极100介入容腔中央;电极110与电阻层外侧;导电液体101装载在容腔102内;导电液体体积101小于容腔102的有效容积;导电液体101总是和电极100接触;导电液体101总是与电阻层103接触;
如图1中d为本实施实例的简单等效电路图(以下简称1.d);
1.d中Rll代表
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