一种触觉执行器及可穿戴触觉皮肤制造技术

本申请公开了一种触觉执行器及可穿戴触觉皮肤，涉及传感器设计领域

【技术实现步骤摘要】
一种触觉执行器及可穿戴触觉皮肤


[0001]本申请实施例涉及传感器设计领域，特别涉及一种触觉执行器及可穿戴触觉皮肤
。

技术介绍

[0002]触觉执行器是一种能够向用户反馈触觉感受的电子器件，通常将其作用于人体皮肤表面，模拟实现真实作用于人体皮肤表面的外力的效果
。
[0003]相关技术中，触觉执行器由电感线圈
、
磁铁
、
支撑环与柔性聚酰亚胺薄膜组成
。
在触觉执行器接收到压力事件时，触觉执行器在交变电流的闭合通路下，磁铁在电感线圈形成的磁场中产生振动，通过该振动实现压力事件的反馈
。
[0004]然而，通过上述方式进行触觉反馈时，由于整体触觉执行器属于刚性结构的器件，触觉执行器无法实现无损弯折，导致触觉执行器的应用场景单一，在对压力事件进行反馈的过程中，无法检测到较为全面的压力数据，降低触觉执行器的感知准确率
。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种触觉执行器及可穿戴触觉皮肤，可以提高触觉反馈的灵敏度以及感知准确率
。
所述技术方案如下：
[0006]一方面，提供了一种触觉执行器，所述触觉执行器包括依次叠放的：薄膜附着层
、
磁铁空间层和柔性线圈层；
[0007]所述磁铁空间层包括中空的环状结构，在所述薄膜附着层和所述柔性线圈层的覆盖下形成磁铁空间，所述磁铁空间中包括磁铁，所述磁铁空间的空间大小大于所述磁铁的大小；
[0008]所述柔性线圈层包括柔性线圈和柔性薄膜，所述柔性线圈的第一面与所述磁铁空间层贴合，所述柔性线圈的第二面与所述柔性薄膜贴合
。
[0009]另一方面，提供了一种可穿戴触觉皮肤，所述可穿戴触觉皮肤由上述本申请实施例中涉及的触觉执行器集成
。
[0010]本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0011]以线圈的柔性化设计实现触觉执行器的柔性化设计，也就是说，利用薄膜附着层
、
磁铁空间层和柔性线圈层依次叠放形成一种全新的柔性触觉执行器
。
在对该柔性触觉执行器进行应用的过程中，该柔性触觉执行器可以实现反馈感知一体化，也即，既可以实现触觉反馈能力，也可以实现触觉感知能力
。
一定程度上丰富触觉执行器的应用场景，同时提升触觉执行器的感知准确率以及反馈灵敏度
。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0013]图1示出了相关技术中提供的一种触觉执行器的结构示意图；
[0014]图2是本申请一个示例性实施例提供的触觉执行器的外形结构示意图；
[0015]图3是基于图2示出的触觉执行器的结构对应的结构展开示意图；
[0016]图4示出了一个示例性实施例提供的柔性线圈层对应的实物展示图；
[0017]图5示出了一个示例性实施例提供的磁铁空间层具体的结构示意图；
[0018]图6示出了一个示例性实施例提供的对触觉执行器进行应用时对应的场景示意；
[0019]图7示出了本申请另一个示例性实施例提供的柔性线圈层对应的结构示意图；
[0020]图8示出了本申请一个示例性实施例提供的薄膜附着层的示意图；
[0021]图9是本申请实施例提供的触觉执行器在实现触觉反馈的过程中不同谐振频率下对应的幅值曲线示意图；
[0022]图
10
是本申请实施例提供的触觉执行器在实现触觉感知的过程中在不同外力下所形成的传感电压信号对应的示意图
。
具体实施方式
[0023]为使本申请的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述
。
[0024]对本申请实施例中涉及的名词进行简单介绍：
[0025]触觉执行器：是一种能够向用户反馈触觉的器件，可选地，本申请实施例中，触觉执行器由薄膜附着层
、
磁铁空间层
、
柔性线圈层组成，实现柔性化设计，可广泛应用于人体皮肤表面或者其他异形曲面场景，即使在弯折的情形下，触觉执行器也能够在不影响性能的情况下，实现触觉执行器检测压力和反馈触觉的功能
。
[0026]在本申请实施例中，触觉执行器可以同时实现触觉反馈和触觉传感
。
[0027]当触觉执行器实现触觉反馈的功能时，为触觉执行器通交变电流，柔性线圈层内的柔性线圈子层形成在交变电流的影响下，形成闭合磁场，磁铁空间层内的磁铁在闭合磁场中收到洛伦兹力产生周期性的震动，通过这种震动的方式实现触觉反馈
。
[0028]当触觉执行器实现触觉传感的功能时，触觉执行器通常是不通交变电流的，直接对触觉执行器上的薄膜附着层施加压力，在外力按压的影响下，触觉执行器整体结构会发生形变，这就导致内部结构中磁铁空间层内的磁铁，以及柔性线圈层内的柔性线圈子层的相对位置发生变化，在这种情况下，基于法拉第电磁感应定律，在柔性线圈层两端就可以检测与施加压力相对应
(
相匹配
)
的电压信号，基于该电压信号实现较力
(
压力
)
的检测
。
[0029]上述仅对触觉执行器实现触觉反馈和触觉传感的实现原理进行了简单描述，具体实现原理还请参见下述描述，此处不加以详述
。
[0030]相关技术中，如图1所示，触觉执行器
10
的主要结构从下到上依次包括电感线圈层
103、
支撑环
102(
支撑环
102
中包括磁铁
1020
和支撑环结构
1021)、
磁铁
1020
以及柔性聚酰亚胺
(Polyimide
，
PI)PI
薄膜
101
，其中，磁铁
1020
位于支撑环结构
1021
内部，且磁铁
1020
处于活动状态
。
在对触觉执行器
10
通交变电流后，磁铁
1020
在电感线圈层
103
产生的磁场内进行振动，实现触觉反馈
。
图1的右侧区域对触觉执行器
10
各个部件对应的结构图进行了展示
。
其中，触觉执行器
10
的电感线圈层
103
的整体结构图如
103a
所示，电感线圈层
103
中包括多层电感线圈子层，多层电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种触觉执行器，其特征在于，所述触觉执行器包括依次叠放的：薄膜附着层
、
磁铁空间层和柔性线圈层；所述磁铁空间层包括中空的环状结构，在所述薄膜附着层和所述柔性线圈层的覆盖下形成磁铁空间，所述磁铁空间中包括磁铁，所述磁铁空间的空间大小大于所述磁铁的大小；所述柔性线圈层包括柔性线圈和柔性薄膜，所述柔性线圈的第一面与所述磁铁空间层贴合，所述柔性线圈的第二面与所述柔性薄膜贴合
。2.
根据权利要求1所述的触觉执行器，其特征在于，所述柔性线圈层中包括
n
个柔性线圈子层，
n
为正整数，所述柔性线圈子层中包括所述柔性线圈和所述柔性薄膜；其中，第1个柔性线圈子层的柔性线圈的第一面与所述磁铁空间贴合，第1个柔性线圈子层的柔性线圈的第二面与第1个柔性线圈子层的柔性薄膜贴合；第
i
个柔性线圈子层的柔性线圈的第一面与第
i
‑1个柔性线圈子层的柔性薄膜贴合，
i≥2
且
i
为整数
。3.
根据权利要求2所述的触觉执行器，其特征在于，所述
n
个柔性线圈子层之间，柔性线圈的线圈数相同；或者，所述
n
个柔性线圈子层之间，柔性线圈的线圈数不同
。4.
根据权利要求3所述的触觉执行器，其特征在于，所述
n

【专利技术属性】
技术研发人员：于欣格，李登峰，戴媛，魏磊，梁家铭，张正友，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：