一种辅助地垫及智能互动系统和互动方法与流程

本发明属于智能机器人辅助设备技术领域，具体涉及一种辅助地垫及智能互动系统和互动方法。

背景技术：

智能机器人技术飞速进步，应用范围也越来越广。尤其是已经逐渐应用于广告投放及互动娱乐等领域中。

以具有投影功能的智能机器人为例，如cn201611055100.x、cn201710058382.7，其影像都是向地面投放，上述机器人仅通过机器人内部集成的激光和摄像头，不能很好地对广告对象或互动对象的距离、方位和数量进行准确识别。

因此需要开发一种结构相对简单的辅助装置，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的正是为了改善机器人的互动效果、并辅助识别广告对象或互动对象的距离、方位和数量，提出了一种辅助地垫及智能互动系统，利用互动对象在辅助地垫上所生成的电信号完成准确识别。

本发明提供了一种辅助地垫，主要包括上传感器层、绝缘隔离层、下传感器层和信号发射器；绝缘隔离层设置在上传感器层和下传感器层之间，上传感器层和下传感器层的电极引线与信号发射器相连。

进一步地，上传感器层包括上护膜、上层电极、上导电层；上护膜下表面上设置有上层电极；上层电极具有对置的正极、负极；上导电层设置在上层电极与绝缘隔离层上表面之间。

进一步地，下传感器层包括下护膜、下层电极、下导电层；下护膜的上表面上设置有下层电极；下层电极具有对置的正极、负极；下导电层设置在绝缘隔离层下表面与下层电极之间。

进一步地，下层电极与上层电极在辅助地垫的厚度方向上呈非平行关系。

作为优选手段，上导电层与下导电层涂覆或印刷在绝缘隔离层上、下表面。

作为优进一步选手段，上护膜、下护膜由聚酯薄膜制成。

作为优选手段，上护膜上表面涂覆哑光材料。

作为优选手段，上层上电极以印刷的方式形成在上护膜的下表面上。

作为优选手段，正极、负极分别包括电极引线和若干平行的分支部分，正极、负极的电极引线平行设置，分支部分平行交错设置，且与电极引线呈非0°角度。

本发明还提供了一种智能互动系统，主要包括智能机器人和前述任意一种辅助地垫，所述的机器人能够接收所述信号发射器传送的电流信息。

本发明另外还提供了一种互动方法，基于上述的智能互动系统，主要包含如下步骤：

智能机器人开机；辅助地垫接通电源；

所述智能机器人接收所述信号发射器的信号，判断所述上传感器层和下传感器层的接触电阻的受影响节点群位置及接触电阻的大小，从而计算出辅助地垫上互动对象的具体位置坐标和重量；

智能机器人根据上述计算结果，与互动对象进行互动或进行其他操作；

其中，所述坐标和重量的计算，基于所述上传感器层和下传感器层中的电极序号以及相应电极分别与所述绝缘隔离层之间的接触电阻

本发明的辅助地垫，利用辅助地垫的电路结构，智能机器人能够接收所述信号发射器传送的电子信息进行压力和位置的分析，辅助识别互动对象的方位和重量。采用本发明，可以用简单的结构提升智能机器人的使用效果。

附图说明

图1是本发明的智能互动系统的结构示意图；

图2是图1中辅助地垫的分解结构剖视图；

图3是图1中辅助地垫的分解结构透视示意图；

图4是图2、图3中上传感器层的结构原理示意图。

附图标记说明：

a、智能机器人；b、辅助地垫；c、投影区域；d、信号发射器；e、站立位置；f、传感器导电接触点；

1、上护膜；2、上层电极；3、上导电膜；4、下护膜；5、下层电极；6、下导电膜；7、绝缘隔离层。

具体实施方式

下面结合附图1-4对本发明作进一步详细描述：

附图中地垫尺寸、传感器电极分支数量及交叉方式、电极引线结构等均为示意，不得理解为对技术方案的限制。

参见图1，示出了本发明的智能互动系统，主要包括智能机器人a和辅助地垫b。

其中，具体如附图2-4所示，辅助地垫b主要包括上传感器层、绝缘隔离层7、下传感器层和信号发射器d。绝缘隔离层7设置在上传感器层和下传感器层之间，上传感器层和下传感器层的电极引线与信号发射器d相连。

上传感器层包括上护膜1、上层电极2、上导电层3。上护膜1优选聚酯薄膜(pet)制成，可作为辅助地垫b的表层，其上表面优选涂覆哑光材料，其下表面上设置有上层电极2。该上层电极2具有对置的正极、负极，正极、负极分别包括电极引线和若干平行的分支部分，优选导电银浆以印刷的方式形成在上护膜1的下表面上，并可进一步加热固化形成较优的导电性。正极、负极的电极引线平行设置，分支部分平行交错设置，且与电极引线呈非0°角度。上传感器层包括多个上层电极2(即多对正极、负极电路结构)，每个上层电极2可以具有一个人为规定的顺序编号。

下传感器层包括下护膜4、下层电极5、下导电层6。下导电层6下表面上设置有下层电极5。该下层电极5具有对置的正极、负极线，正极、负极分别包括电极引线和若干平行的分支部分，优选导电银浆以印刷的方式形成在下护膜4的上表面上，并可进一步加热固化形成较优的导电性。正极、负极的电极引线平行设置，分支部分平行交错设置，且与电极引线呈非0°角度。下传感器层包括多个下层电极5(即多对正极、负极电路结构)，每个下层电极5可以具有一个人为规定的顺序编号。

下层电极5的电极引线和若干平行的分支部分，与上层电极2的电极引线和若干平行的分支部分，在辅助地垫b的厚度方向上呈非平行关系，从而构成了一种空间上的交叉节点，进而可以通过若干上层电极单元的接触电阻变化和若干下层电极单元的接触电阻变化，以及相应编号的电极在厚度空间上的交叉节点，找出交互对象的位置和重量信息。

绝缘隔离层7设置在上导电层3与下导电层6之间。上导电层3与下导电层6优选以导电碳质材料涂覆或印刷在绝缘隔离层7上、下表面，并可进一步加热进行固化。

下护膜4优选聚酯薄膜(pet)制成。绝缘隔离层7采用弹性或柔性材料，在受压情况下可以在厚度方向压缩变形。辅助地垫b整体呈柔性可卷曲形态。

需要说明的是，图2-4中显示出各层元件之间留有空隙，是为了清楚显示各层的结构，实际的产品中，辅助地垫b不需要此空隙。

根据附图4，对上传感器层的工作原理简介如下：

没有压力的时候，对置的正、负电极彼此断开连接(若柔性辅助地垫d的上层电极2与上导电层3有空隙)，或者正、负电极和下面的碳膜(上导电层3)形成浅度接触，在正、负电极之间形成较大的接触电阻；

当有人或重物压覆在上传感器层表面时，正、负电极和下面的碳膜产生紧密的接触，形成较小的接触电阻；

这个接触电阻和压力存在一定的对应关系，因此可以通过测量正负电极端子之间的接触电阻计算出重物的重量。上述对应关系由正负电极、导电层的物理参数决定，接触电阻与重物存在固定的对应曲线。

根据附图2和附图3，本发明辅助地垫b的工作原理描述如下：

辅助地垫b具有多个在x方向延伸的上层电极2和具有多个在y方向延伸的下层电极5。

没有压力的时候，所有电极彼此断开连接，或者和对应的碳膜(上导电层或下导电层)形成浅度接触，形成较大的接触电阻；

当有人或重物压覆在多层结构的辅助地垫b表面时，相应位置的两层电极和对应的碳膜产生紧密的接触，形成较小的接触电阻，分别是：上层的x方向的某个或若干个电极形成较低的接触电阻，以及下层的y方向的某个或若干个电极形成较低的接触电阻；可以通过测量电阻计算出重物的重量。

同时，综合x方向的电极的序列信息和y方向的电极的序列信息，可以得出重物在辅助地垫b上的具体位置(x，y)。

根据附图1，本发明的智能互动系统的工作原理和互动方法描述如下：

信号发射器d同时与辅助地垫b各层电极的引线电连接，用于将正、负电极连通的信号及信号电流的大小传送给智能机器人a。如图1所示，信号发射器d优选位于辅助地垫b的一侧或一个角部。

当有人处于站立位置e时，智能机器人a根据信号发射器d传送的电流信号，计算站立位置e上的重量，并根据电极序列信息判断于站立位置e在辅助地垫b上的坐标(传感器导电接触点f)，然后运动至该坐标处，并利用自身设备在该坐标处形成投影区域c，从而完成初步的智能互动过程，并可以开始进行后续的互动进程，如根据若干交互对象在智能地垫上的站位，在各交互对象之间智能移动，进行小型的简单交互游戏等动作。类似的智能机器人及相关的互动技术均已经被发明人提交的中国发明专利申请cn201611055100.x、cn201710058382.7等公开。

另外，本发明的辅助地垫还包括直流电源或电源接入口，与各层电极的引线连接。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本发明的保护范围之内。