基于近场互作用的叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于近场互作用的叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置，属于手指仿生技术领域，包括功能结构模块以及与所述功能结构模块连接的驱动传感电路模块，本发明专利技术以动作驱动电路作为驱动，通过连接线连接至连接端子J0反面和连接端子J

【技术实现步骤摘要】
基于近场互作用的叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置


[0001]本专利技术属于手指仿生
，尤其涉及一种基于近场互作用的叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置。

技术介绍

[0002]人类的手是劳动的基本工具，人手的灵活程度至今仍是机器所不能企及的，因此对在自动化、智能化技术发展迅速的今天，发展能代替人手部分功能的高科技技术，成为了科学技术和专利技术家关注的热点。随着当代虚拟现实技术和虚拟现实增强技术的发展，人类已经逐步实现了对虚拟物体和事件的直接可视化(即虚拟现实)，人们在陶醉于虚拟3D场景的同时，发现目前的技术仍然只满足了视觉的要求，而人类更加原始和直接的触觉、味觉等尚有待技术的发展。就“可望而不可及”的问题，人们发展了诸多技术，目前也处于初始研发的状态，而相关的工业技术开发已经较为丰富。到目前为止，仿生手指领域的技术主要集中于仿生握感技术、义肢技术及脉诊技术三大领域，其中绝大部分技术未能涉及指端感知与运动的相关领域。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种基于近场互作用的叠层动作传感一体式仿生手指装置，解决手指触摸过程中短程、快速多变的指尖动作，并同时对指尖获得的触感(压力引起的形变和位移)进行同时反馈测量，为仿生手部机构提供更为精密的指端结构。
[0004]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]本方案提供一种基于近场互作用的叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置，包括功能结构模块以及与所述功能结构模块连接的驱动传感电路模块；r/>[0006]所述功能结构模块，用于利用折叠互感线圈的近场互作用力控制线圈的折叠长度，其中，所述功能结构模块包括伸缩状态和未伸缩状态；
[0007]所述驱动传感电路模块，用于以电流驱动功能结构模块作伸缩动作，并对感应信息进行检测，获取仿生指端皮肤的振动信息，实现对仿生指端皮肤振动的传感功能。
[0008]进一步地，所述功能结构模块包括固定端帽、折叠互感线圈、滑套机构、折叠伸缩区以及仿生指端皮肤；所述折叠互感线圈与所述驱动传感电路模块连接；
[0009]所述折叠互感线圈的上端与固定端帽的内底部连接，所述折叠互感线圈的下端与仿生指端皮肤连接，所述仿生指端皮肤分别与所述折叠伸缩区的下端以及滑套机构的下端连接；所述滑动机构的下端与所述折叠互感线圈的下端连接；所述折叠伸缩区的上端与固定端帽的上端连接；所述折叠伸缩区的下端与滑动机构的下端连接，所述滑动机构的上端悬空，且所述滑动机构与所述固定端帽的内壁保持固定距离。
[0010]再进一步地，所述固定端帽为叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置的固定端，所述固定端帽为一面开口的圆柱状杯型结构。
[0011]再进一步地，所述折叠互感线圈包括若干层线圈，相邻线圈之间通过连接端子连接，其中，第一层线圈与仿生指端皮肤连接，最后一层线圈与固定端帽的内底部连接；所述连接端子通过折叠形成折叠互感线圈的结构。
[0012]再进一步地，各所述线圈均包括折叠互感线圈介质基底圆片；相邻折叠互感线圈介质基底圆片之间通过连接端子连接；
[0013]各所述线圈的正面均包括位于所述折叠互感线圈介质基底圆片正面上的折叠互感线圈导线；相邻折叠互感线圈介质基底圆片的正面之间通过连接端子的正面连接；所述连接端子的正面与所述折叠互感线圈导线连接；其中，第一连接端子的正面与仿生指端皮肤连接，最后连接端子的正面与所述驱动传感电路模块连接；
[0014]各所述线圈的反面均包括位于所述折叠互感线圈介质基底圆片反面上的折叠互感线圈连接导线；相邻折叠互感线圈介质基底圆片的反面之间通过连接端子的反面连接，所述连接端子的反面与所述折叠互感线圈连接导线连接；其中，第一连接端子的反面分别与仿生指端皮肤和驱动传感电路模块连接。
[0015]再进一步地，各所述连接端子的正面与其对应的连接端子的反面电性连接，各折叠互感线圈介质基底圆片的正面中心与其对应的折叠互感线圈介质基底圆片的反面中心电性连接。
[0016]再进一步地，所述滑动机构为环状结构。
[0017]再进一步地，所述驱动传感电路模块包括动作驱动电路以及传感检测电路；
[0018]所述动作驱动电路通过连接线分别与第一个连接端子的反面和最后连接端子的正面连接；所述传感检测电路通过连接线分别与第一个连接端子的反面和最后连接端子的正面连接。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020](1)本专利技术可以解决目前仿生指头高精度、快速、微位移移动的技术困难，同时利用线圈自耦合对相对位置的反馈，获得指尖位移的反馈检测，从技术上讲，利用一种电子和电磁结构，实现了动作与传感的二合一，有效提升了系统的效能，并便于系统小型化、微型化。同时由于驱动和检测的是电流信号，因此本专利技术的技术便于驱动与控制，容易实现高精度、高稳定性和高重现性。另外，由于采用线圈和介质膜圆片结构，使得本专利技术容易大面积推广，借助目前的导线印刷技术，本专利技术有望实现低成本的推广与应用。
[0021](2)本专利技术可用于医疗(人体脉搏采集、血压检测)、消费电子(虚拟现实增强)和残障社保(实时盲文再现、触感视觉)等领域的应用，具有广泛的应用前景
[0022](3)本专利技术通过利用折叠互感线圈的近场相互作用力实现对线圈折叠长度的快速控制，并利用振动对线圈的反馈机制，经传感检测电路获取仿生指端皮肤的振动信息，从而实现人体指端伸缩运动与振动传感的仿生功能，能解决手指触摸过程中短程、快速多变的指尖动作，并同时对指尖获得的触感(压力引起的形变和位移)进行同时反馈测量，能解决包括中医诊脉、智能抓取末端控制等在内的诸多难题，为仿生手部机构提供更为精密的指端结构。
[0023](4)本专利技术以动作驱动电路作为驱动，通过连接线连接至连接端子，以电流驱动整个结构的伸缩运动，同时对感应于驱动连接线上的感应信号进行检测，获取仿生指端皮肤振动所引起的反馈电流，从而实现对仿生指端皮肤振动的传感功能。
[0024](5)本专利技术中滑套机构主要实现伸缩折叠区与折叠互感线圈的隔离，并提供上下伸缩的滑动约束，以便防止伸缩过程中的偏轴摆动。
[0025](6)本专利技术中驱动电路以实现动作信号输入端输入的信号对运动的驱动控制，同时传感检测电路处理后的信号输出至传感信号输出端。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的结构示意图。
[0027]其中，1-功能结构模块，2-驱动传感电路模块，101-固定端帽，102-折叠互感线圈，103-滑套机构，104-折叠伸缩区，105-仿生指端皮肤，106-折叠互感线圈介质基底圆片，107-折叠互感线圈导线，108-折叠互感线圈连接导线，201-动作驱动电路，202-传感检测电路，3-线圈正面，4-连接端子J0正面，5-连接端子J1正面，6-连接端子J2正面，7-连接端子J
n+1
正面，8-第一驱动信号连接端口，9-线圈反面，10-第二驱动信号连接端口，11-第一层线圈h1，12-第二层线圈h2；13-第三层线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于近场互作用的叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置，其特征在于，包括功能结构模块(1)以及与所述功能结构模块(1)连接的驱动传感电路模块(2)；所述功能结构模块(1)，用于利用折叠互感线圈的近场互作用力控制线圈的折叠长度，其中，所述功能结构模块包括伸缩状态和未伸缩状态；所述驱动传感电路模块(2)，用于以电流驱动功能结构模块作伸缩动作，并对感应信息进行检测，获取仿生指端皮肤的振动信息，实现对仿生指端皮肤振动的传感功能。2.根据权利要求1所述的基于近场互作用的叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置，其特征在于，所述功能结构模块(1)包括固定端帽(101)、折叠互感线圈(102)、滑套机构(103)、折叠伸缩区(104)以及仿生指端皮肤(105)；所述折叠互感线圈(102)与所述驱动传感电路模块(2)连接；所述折叠互感线圈(102)的上端与固定端帽(101)的内底部连接，所述折叠互感线圈(102)的下端与仿生指端皮肤(105)连接，所述仿生指端皮肤(105)分别与所述折叠伸缩区(104)的下端以及滑套机构(103)的下端连接；所述滑动机构(103)的下端与所述折叠互感线圈(102)的下端连接；所述折叠伸缩区(104)的上端与固定端帽(101)的上端连接；所述折叠伸缩区(104)的下端与滑动机构(103)的下端连接，所述滑动机构(103)的上端悬空，且所述滑动机构(103)与所述固定端帽(101)的内壁保持固定距离。3.根据权利要求2所述的基于近场互作用的叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置，其特征在于，所述固定端帽(101)为叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置的固定端，所述固定端帽(101)为一面开口的圆柱状杯型结构。4.根据权利要求3所述的基于近场互作用的叠层线圈动作传感一体式仿生手指装置，其特征在于，所述折叠互感线圈(102)包括若干层线圈，相邻线圈之间通过连接端子连接，其中，第一层线圈与仿生指端皮肤(105)连接，最后一层线圈与固定端帽(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：高椿明，张萍，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：