【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器与机器人的，具体地，涉及多重传感与反馈刺激的仿生机器手。
技术介绍
1、情感机器人就是用人工的方法和技术赋予机器人以人类式的情感，使之具有表达、识别和理解喜乐哀怒，模仿、延伸和扩展人的情感的能力，是许多科学家的梦想。与人工智能技术的高度发展相比，人工情感技术所取得的进展却是微乎其微。其主要原因是机器人缺乏与人体功能匹配的多重传感器和多重刺激器，使得人体与机器人之间情感交互始终是存在一条无法愈越的鸿沟。当前的情感机器人主要集中在人体情感的识别，尤其是面部表情的识别，缺乏人机交互中的触觉情感交流。对于盲人来说，与具有情感表达的机器手进行交流，能够使得盲人感到真情的关怀。
2、专利cn201611143890.7提供了一种情感机器人的情感状态识别方法及装置。根据用户输入的语句提取语句信息；从记忆图谱中获取所述用户的用户信息；将所述语句信息和所述用户信息输入情感状态识别模型，得到用户的情感状态。情感机器人的情感状态记忆识别方法及装置，在情感识别过程中加入了记忆图谱中的用户信息，提高了识别用户情感状态在准确率。但是这种机器人仅做了情感状态的识别，缺乏机器手，没有与人进行交互。
3、专利cn202310079342.6公开了适用于老年人的互动情感机器人，通过红外线摄像头拍摄老年人脸部，麦克风采集老年人的声音发送给处理组件处理后，通过扬声器与老年人进行交谈，同时两个机械手做出一些动作，并且老年人的家属可以使用手机通过网络与处理组件连接，操控机器人使用家乡话与老年人进行远程视频聊天，使不同沟通能力的老
4、专利cn202310136411.2公开了一种基于超声定位和多模态感知的智能软机器手感知系统，包括非接触式超声传感器、摩擦电弯曲传感器和摩擦电触觉传感器组成的柔性气动机械手。虽然智能软机器手实现了非接触物体定位和抓取传感的一体化高效集成，但是缺乏刺激输出或者显示输出，表达其自身情况情感状态。
5、专利cn202110107174.8提出一种基于多重感知的助食机器人辅助进食的安全护理控制方法，在接收到图像识别和动作感知数据得到的运动及五官动作信息后，以此设定安全区，并生成助食机器人约束末端轨迹安全区控制策略；在接收到辅助进食中对人脸的嘴部动作进行识别和其方位的信息时后，针对喂食护理中的三个控制问题，生成助食机器人辅助进食安全保护控制策略；在辅助喂食后接收对餐盘及病患者的图像环境识别检测与喂食前后图像对比后分析后，根据喂食护理要求，针对喂食护理后的剩余食物检测判定和清洁卫生问题，生成助食机器人辅助进食结束后护理效果评估策略。虽然多重感知的助食机器人有效提高辅助喂食的安全性和护理能力，但是缺乏刺激输出或者显示输出，表达其自身情况情感状态，会让病人感到缺乏关怀。
6、针对目前的生硬无感觉的机器手，需要提出一种新的技术方案以改善上述技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种多重传感与反馈刺激的仿生机器手。
2、根据本专利技术提供的一种多重传感与反馈刺激的仿生机器手，包括：机器手、多重传感器、多重刺激执行器、手背集成显示器件和控制电路；
3、所述多重传感器包括可拉伸传感器、压力传感器、温度采集器和双向电极；
4、所述多重刺激执行器包括振动马达、半导体制冷片和双向电极；
5、所述机器手包括指腹、指背、手掌和手背，所述指腹指集成压力传感器、半导体制冷片、温度采集器和双向电极进行指腹的多重传感与反馈刺激，所述指背集成可拉伸传感器进行手指的运动状态监测；所述手掌集成振动马达、压力传感器、半导体制冷片、温度采集器和双向电极进行手掌的多重传感与反馈刺激；
6、所述控制电路集成在手掌内部，控制仿生机器手的运动和采集多重传感器的信息进行分析处理和控制刺激输出；
7、所述手背集成显示器件，当仿生机器手受到不同刺激或者想表达情绪时，通过手背集成显示器件表达情感状态；所述机器手感知外部刺激，显示表情并控制多重刺激执行器进行刺激输出、模拟仿生人手功能或者与人进行触觉情感交互。
8、优选地，所述指腹的多重传感与反馈刺激由压力传感器、半导体制冷片、温度采集器和双向电极按照特定结构设计制作，其结构设计制作过程为：
9、步骤s1：在基底上制作压力传感器，在上表面增加一层垂直隔热横向第一散热层；
10、步骤s2：在第一散热层上制作半导体制冷片层；
11、步骤s3：在半导体制冷片层上制作与温度采集器分布一直的垂直隔热横向第二散热层，中间留出导热区；
12、步骤s4：第二散热层上制作温度采集器和双向电极，其中双向电极在中心，并与半导体制冷片中心对应，周围分布温度采集线路；其各个单元功能能够独立使用，压力传感器采集压力，温度采集器采集温度，半导体制冷片输出冷热的温度刺激，双向电极输出电刺激，并能够进行联合使用。
13、优选地，所述压力传感器与机器手指的位移联合使用能够进行接触物体的软硬度测试；半导体制冷片与温度采集器联合使用能够测接触物体的热导率，半导体制冷片进行加热输出，热量传输给物体，物体开始升温；由于垂直隔热横向第二散热层的存在，温度采集器不能直接采集半导体制冷片的输出温度，而是采集物体温度；此时物体升高的温度被温度采集器采集到，结合结构尺寸和导热方程，获得物体的导热参数；可拉伸传感器与压力传感器的联合使用中，可拉伸传感器获取手指的位移信息，压力传感器获取受力信息，根据力和位移的关系，获取物体的软硬度信息。
14、优选地，所述手掌的多重传感与反馈刺激由振动马达、压力传感器、半导体制冷片、温度采集器和双向电极按照特定结构设计制作，呈现出阵列结构的分布，其结构设计制作过程为：
15、步骤1：在基底上制作压力传感器，在上表面增加一层垂直隔热横向第三散热层；
16、步骤2：在第三散热层上制作半导体制冷片和振动马达共同层；
17、步骤3：在共同层上制作除半导体制冷片和振动马达区域外的垂直隔热横向第四散热层，半导体制冷片上方为留出的导热区；
18、步骤4：在第四散热层上制作温度采集器，其中以半导体制冷片为中心，温度采集器分布在周围；
19、步骤5：在第四散热层上的温度采集器旁边制作双向电极；其各个单元的重复周期的阵列分布根据实际需要任意排布，其各个单元的功能能够独立使用，压力传感器采集压力，温度采集器采集温度，半导体制冷片输出冷热的温度刺激，振动马达输出振动刺激，双向电极输出电刺激，并能够进行联合使用。
20、优选地，所述振动马达与电刺激联合使用，模拟被尖锐物体扎伤过程，振动马达与半导体制冷片的热刺激联合使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，包括：机器手、多重传感器、多重刺激执行器、手背集成显示器件和控制电路；
2.根据权利要求1所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述指腹的多重传感与反馈刺激由压力传感器、半导体制冷片、温度采集器和双向电极按照特定结构设计制作，其结构设计制作过程为：
3.根据权利要求2所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述压力传感器与机器手指的位移联合使用能够进行接触物体的软硬度测试；半导体制冷片与温度采集器联合使用能够测接触物体的热导率，半导体制冷片进行加热输出，热量传输给物体，物体开始升温；由于垂直隔热横向第二散热层的存在，温度采集器不能直接采集半导体制冷片的输出温度，而是采集物体温度；此时物体升高的温度被温度采集器采集到，结合结构尺寸和导热方程，获得物体的导热参数；可拉伸传感器与压力传感器的联合使用中，可拉伸传感器获取手指的位移信息，压力传感器获取受力信息，根据力和位移的关系，获取物体的软硬度信息。
4.根据权利要求1所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述手掌的
5.根据权利要求4所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述振动马达与电刺激联合使用，模拟被尖锐物体扎伤过程，振动马达与半导体制冷片的热刺激联合使用，模拟被炙热物体砸到。
6.根据权利要求2或4所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述基底为柔性基底，包括薄膜压力传感器；或者为硬质基底，包括基于霍尔磁感应芯片的磁膜压力传感器；基底与机器手指上的安装结构尺寸一致。
7.根据权利要求2或4所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述双向电极为导电线制作，当导线为两条直线时，能够测出接触物体的电阻，或者输出电刺激；当导线形状为叉指电极形式，能够构成叉指电容，测量物体的介电常数，或者物体移动接近度；双向电极还能够进行表面修饰形成特定的传感器，包括叉指电极形式的时候，在其表面若增加一层水分敏感膜，能够构成水分传感器，若增加水凝胶修饰能够构成肌电传感器或者电刺激电极。
8.根据权利要求1所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述可拉伸传感器贴附在手指背面，监测各个手指关节的运动状态；
9.根据权利要求8所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述神经网络算法包括反向传播算法、卷积神经网络算法、循环神经网络算法和Transformer算法；基于深度神经网络算法，构建大模型用于机器手自主学习人手的功能。
10.根据权利要求1所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述多重传感器包括压力传感器、温度采集器、双向电极、光敏传感器、磁传感器、生化传感器和pH或者钠离子传感器；多重传感器的集成根据传感器的特性进行合理的布局与结构设计集成；
...【技术特征摘要】
1.一种多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，包括：机器手、多重传感器、多重刺激执行器、手背集成显示器件和控制电路；
2.根据权利要求1所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述指腹的多重传感与反馈刺激由压力传感器、半导体制冷片、温度采集器和双向电极按照特定结构设计制作，其结构设计制作过程为：
3.根据权利要求2所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述压力传感器与机器手指的位移联合使用能够进行接触物体的软硬度测试；半导体制冷片与温度采集器联合使用能够测接触物体的热导率，半导体制冷片进行加热输出，热量传输给物体，物体开始升温；由于垂直隔热横向第二散热层的存在，温度采集器不能直接采集半导体制冷片的输出温度，而是采集物体温度；此时物体升高的温度被温度采集器采集到，结合结构尺寸和导热方程，获得物体的导热参数；可拉伸传感器与压力传感器的联合使用中，可拉伸传感器获取手指的位移信息，压力传感器获取受力信息，根据力和位移的关系，获取物体的软硬度信息。
4.根据权利要求1所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述手掌的多重传感与反馈刺激由振动马达、压力传感器、半导体制冷片、温度采集器和双向电极按照特定结构设计制作，呈现出阵列结构的分布，其结构设计制作过程为：
5.根据权利要求4所述的多重传感与反馈刺激的仿生机器手，其特征在于，所述振动马达与电刺激联合使用，模拟被尖锐物体扎伤过程，振动马达与半导体制冷片的热刺激联合...
【专利技术属性】
技术研发人员：李智军，赵树弥，张藤心，李国欣，刘洋，汤燕，夏海生，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心人工智能研究院安徽省人工智能实验室，
类型：发明
国别省市：
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