【技术实现步骤摘要】
本申请涉及柔性触觉传感器及软体机器人领域，特别是涉及一种分布式三轴柔性光波导传感器网络及机器人。
技术介绍
1、柔性触觉传感器通常用于采集力、形状、压强等触觉信息，在机器人、可穿戴设备、虚拟现实、智能假肢、人机交互等领域具有广泛应用。柔性触觉传感器相对于刚性力触传感器而言，具有更好的柔顺适应性，能够部署在弯曲的表面工作，获取多点的触觉信息，提升感知的空间密度。
2、柔性触觉传感器在追求更高的感知密度以及更高的感知信息维度的道路上，不可避免地要面对布线越来越复杂的问题，导致柔性触觉传感器在大面积分布式感知中的布线难度增大。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低布线复杂度的分布式三轴柔性光波导传感器网络及机器人。
2、第一方面，本申请提供了一种分布式三轴柔性光波导传感器网络，分布式三轴柔性光波导传感器网络包括多个传感单元、下位机和上位机；传感单元通过串行通信的内部集成电路总线连接至相连的传感单元，最终连接至下位机；下位机连接至上位机；
3、传感单元，用于对三轴力进行感知得到传感数据；
4、下位机，用于通过串行通信总线接收各传感单元的传感数据，并传送至上位机；
5、上位机，用于将接收下位机发送的各传感单元的传感数据，并根据各传感数据计算各传感单元中三轴力对应的响应数据。
6、在其中一个实施例，上述传感单元包括柔性电路板、刚性电路板、柔性传感器和连接件；柔性电路板和柔性传感器之间机械和电气
7、柔性传感器，用于通过光波导内芯来感知三轴力的作用，并根据三轴力的作用下光信号的强弱组合输出模拟电压信号；光信号的强弱组合与三轴力的作用对应；
8、柔性电路板，用于将柔性传感器中的模拟电压信号引出至刚性电路板；
9、刚性电路板，用于获取通过柔性电路板传输的模拟电压信号，对模拟电压信号进行模数转换得到传感数据，并将传感数据通过串行通信的内部集成电路总线传输至下位机。
10、在其中一个实施例，上述柔性传感器包括多个照明元件和对应的光电探测器，照明元件和光电探测器通过漆包线连接至柔性电路板上的对应位置的焊盘上；
11、刚性电路板，还用于通过柔性电路板对各照明元件和对应的光电转换器进行供电；
12、照明元件，用于为柔性传感器中的光波导内芯提供光源；
13、光电探测器，用于接收光波导内芯传输的光信号，在三轴力的作用下，感知发生功率损失的光信号生成对应的光电流，并在所处电路中根据光电流转变为对应的模拟电压信号。
14、在其中一个实施例，上述刚性电路板包括基础电路板、设置在基础电路板上的数据转换器、第一类接口和第二类接口；
15、基础电路板的外轮廓与柔性传感器共形；
16、数据转换器通过第一类接口以及柔性电路板与柔性传感器连接；
17、第二类接口通过连接件与其他刚性电路板的第二类接口或下位机的第二类接口连接；
18、数据转换器，用于对模拟电压信号进行模数转换得到传感数据。
19、在其中一个实施例，上述刚性电路板还包括第一电阻，第一电阻一端经过第一类接口和柔性电路板与照明元件连接，另一端与第二类接口连接，以完成照明元件的供电。
20、在其中一个实施例，上述刚性电路板还包括第二电阻，第二电阻一端分别与数据转换器连接，并经第一类接口和以及柔性电路板与光电探测器连接，另一端与第二类接口连接，以完成光电探测器的供电与信号采集。
21、在其中一个实施例，上述柔性电路板还包括第一金手指；第一金手指与第一类接口连接。
22、在其中一个实施例，上述柔性电路板的局部外轮廓和柔性传感器的外轮廓共形。
23、在其中一个实施例，上述连接件采用软排线，软排线的末端设有第二金手指，第二金手指与第二类接口连接；软排线的长度可变化，用于调整各传感单元之间的距离。
24、第二方面，本申请实施例还提供了一种机器人，上述机器人包括人机交互接口、机械夹爪、机械臂和分布式三轴柔性光波导传感器网络，分布式三轴柔性光波导传感器网络设置在人机交互接口、机械夹爪、机械臂上，分布式三轴柔性光波导传感器网络采用如上述第一方面的分布式三轴柔性光波导传感器网络。
25、上述分布式三轴柔性光波导传感器网络及机器人包括多个传感单元、下位机和上位机，传感单元通过串行通信的内部集成电路总线连接至相连的传感单元，最终连接至下位机；下位机连接至上位机，传感单元可以对三轴力进行感知得到传感数据。下位机可以通过串行通信总线接收各传感单元的传感数据，并传送至上位机。上位机可以将接收下位机发送的各传感单元的传感数据，并根据各传感数据计算各传感单元中三轴力对应的响应数据。本申请实施例通过将各传感单元作为敏感节点，并且各敏感节点通过iic通讯协议串联在一起，每个节点仅需连接至其邻居节点即可完成信号的传输布线，大大降低了多轴柔性光波导传感器在大面积分布式感知中的布线复杂度。
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1.一种分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述分布式三轴柔性光波导传感器网络包括多个传感单元、下位机和上位机；所述传感单元通过串行通信的内部集成电路总线连接至相连的传感单元，最终连接至所述下位机；所述下位机连接至所述上位机；
2.根据权利要求1所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于所述传感单元包括柔性电路板、刚性电路板、柔性传感器和连接件；所述柔性电路板和所述柔性传感器之间机械和电气连接；所述连接件用于将所述传感单元连接至相邻传感单元或者连接至下位机；
3.根据权利要求2所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述柔性传感器包括多个照明元件和对应的光电探测器，所述照明元件和所述光电探测器通过漆包线连接至所述柔性电路板上的对应位置的焊盘上；
4.根据权利要求3所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述刚性电路板包括基础电路板、设置在所述基础电路板上的数据转换器、第一类接口和第二类接口；
5.根据权利要求4所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述刚性电路板还包括第一电阻，所述第一电
6.根据权利要求4所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述刚性电路板还包括第二电阻，所述第二电阻一端分别与所述数据转换器连接，并经第一类接口和所述柔性电路板与所述光电探测器连接，另一端与所述第二类接口连接，以完成所述光电探测器的供电与信号采集。
7.根据权利要求4所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述柔性电路板还包括第一金手指；所述第一金手指与所述第一类接口连接。
8.根据权利要求2所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述柔性电路板的局部外轮廓和所述柔性传感器的外轮廓共形。
9.根据权利要求2所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述连接件采用软排线，所述软排线的末端设有第二金手指，所述第二金手指与所述第二类接口连接；所述软排线的长度可变化，用于调整各所述传感单元之间的距离。
10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括人机交互接口、机械夹爪、机械臂和分布式三轴柔性光波导传感器网络，所述分布式三轴柔性光波导传感器网络设置在所述人机交互接口、机械夹爪、机械臂上，所述分布式三轴柔性光波导传感器网络采用如权利要求1-9任一项所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络。
...【技术特征摘要】
1.一种分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述分布式三轴柔性光波导传感器网络包括多个传感单元、下位机和上位机；所述传感单元通过串行通信的内部集成电路总线连接至相连的传感单元，最终连接至所述下位机；所述下位机连接至所述上位机；
2.根据权利要求1所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于所述传感单元包括柔性电路板、刚性电路板、柔性传感器和连接件；所述柔性电路板和所述柔性传感器之间机械和电气连接；所述连接件用于将所述传感单元连接至相邻传感单元或者连接至下位机；
3.根据权利要求2所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述柔性传感器包括多个照明元件和对应的光电探测器，所述照明元件和所述光电探测器通过漆包线连接至所述柔性电路板上的对应位置的焊盘上；
4.根据权利要求3所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述刚性电路板包括基础电路板、设置在所述基础电路板上的数据转换器、第一类接口和第二类接口；
5.根据权利要求4所述的分布式三轴柔性光波导传感器网络，其特征在于，所述刚性电路板还包括第一电阻，所述第一电阻一端经过所述第一类接口和所述柔性电路板与所述照明元件连接，另一端与所述第二类接口连接，以完成所述照明元...
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