[发明专利]柔性电容型应力传感器信号采集及控制系统和方法

说明书

本发明提供了一种柔性电容型应力传感器信号采集及控制系统，包括：柔性电容型应力传感器，用于获取受力信号，其在不同应力作用下产生不同的电容信号；电容数据采集及控制电路，与柔性电容型应力传感器连接，用于接收其发送的电容信号，并根据接收到的电容信号实时输出控制信号。本发明还提供了一种柔性电容型应力传感器信号采集及控制方法。本发明柔性电容型应力传感器信号采集及控制系统和方法，可广泛应用于假肢、机器人等微传感和微机械技术领域，通过电容传感器的参与，使异形智能灵巧器件具备触觉感知能力，获得其所接触物体的多种类别属性如方位、外形、硬度、热导率等信息，从而可以完成精细的动作。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种柔性电容型传感器信号采集及控制系统和方法。

背景技术

随着人工智能机器人和计算机越来越多地出现在生活的方方面面，这场由传感、机械与计算机引发的机器人革命必将产生越来越多的“会思考”的自主系统，如机器人外科医生、机器人士兵、机器人看护、机器人治疗专家等。而实现这一新技术革命，必须采用大量仿生传感器件，突破现有机器人感知与控制的技术瓶颈。目前，仿生传感器件在视觉、嗅觉、味觉和听觉领域已经得到了巨大的发展，然而发展高性能的具有触觉功能的传感器件一直面临着巨大的挑战。

电子皮肤即新型可穿戴柔性仿生应力/应变传感器，可以像衣服一样附着于假肢、机器人等异形智能灵巧器件表面，使其具备触觉感知能力，通过电子皮肤获得其所接触物体的多种类别属性如方位、外形、硬度(及分布)、热导率(及分布)等信息。灵敏电子皮肤让机器人有了触觉之后，将使得机器人可以处理一些非常细致的动作，是发展人工智能机器人的必备条件，也是近年来国际微传感器网络和微机械领域的研究热点和重要发展趋势。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性电容型传感器信号采集及控制系统和方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种柔性电容型应力传感器信号采集及控制系统，包括：

柔性电容型应力传感器，用于获取受力信号，其在不同应力作用下产生不同的电容信号；以及

电容数据采集及控制电路，与所述柔性电容型应力传感器连接，用于接收其发送的电容信号，并根据接收到的电容信号实时输出控制信号。

在一些实施例中，所述电容数据采集及控制电路包括：

电容信号采集芯片，与所述柔性电容型应力传感器连接，用于采集所述柔性电容型应力传感器发送的电容信号；以及

微控制器，与所述电容信号采集芯片连接，用于向所述电容信号采集芯片发送控制命令，并接收所述电容信号采集芯片采集的电容信号，同时根据接收到的电容信号调整输出控制信号。

在一些实施例中，所述电容数据采集及控制电路还包括：

运动控制模块，其包括放大驱动电路，与所述微控制器连接，用于将微控制器的控制信号转换为功率信号；以及

电机，与所述运动控制模块连接，用于接收所述运动控制模块的功率信号，以完成相应的动作。

在一些实施例中，所述电容数据采集及控制电路还包括：供电模块，其包括稳压电路，用于为所述电容数据采集及控制电路的微控制器提供工作电源。

在一些实施例中，所述微控制器通过SPI同步串口发送控制命令给电容信号采集芯片，电容信号采集芯片接收并依据所述控制命令进行电容信号的采集工作。

在一些实施例中，所述电容信号采集芯片采用AD7147采集芯片，所述微控制器采用PIC16F1526芯片。