[发明专利]一种增强型混合纳米发电机及人机交互系统

权利要求书

1.一种增强型混合纳米发电机及人机交互系统，其特征在于主体结构包括沉积铝层、聚四氟乙烯层、沉积金层、氧化锌-聚偏氟乙烯层和氟化乙烯丙烯驻极体层，沉积铝层和沉积金层分别为顶部和底部的电极层，其厚度均为200μm，采用电子束沉积法制备得到，沉积铝层和沉积金层使用银膏将铜线与外部金属输出电极相连；氧化锌-聚偏二氟乙烯层与聚四氟乙烯层之间耦合形成摩擦-压电复合电极单体，摩擦-压电复合电极单体设置在沉积铝层和沉积金层之间；摩擦-压电复合电极层单体之间并联连接形成多层复合电极，增强摩擦和压电输出性能；摩擦-压电复合电极单体层间设置有凹凸结构的氟化乙烯丙烯驻极体层，凹凸结构与顶部的沉积铝层之间形成气隙；使用时，第一层增强型混合纳米发电机顶部的沉积铝层与外部金属输出正电极相连，最底层增强型混合纳米发电机底部的沉积金层与外部金属输出负电极相连，当增强型混合纳米发电机受到外力作用时，各摩擦-压电复合电极单体内部发生摩擦运动或弯曲产生形变，使得增强型混合纳米发电机的输出电极同时输出摩擦电信号和压电信号。

2.根据权利要求1所述增强型混合纳米发电机及人机交互系统，其特征在于所述摩擦-压电复合电极层单体为柔性平板结构，其中氧化锌-聚偏氟乙烯层的制备是先采用水热法生长氧化锌纳米柱，再采用手持静电纺丝装置制造氧化锌-聚偏氟乙烯纳米复合薄膜。

3.根据权利要求1所述增强型混合纳米发电机及人机交互系统，其特征在于将增强型混合纳米发电机采用与服饰经纬编制的方式设置于人机交互系统的活动关节位置处使用，增强型混合纳米发电机的两端采用粘扣带连接在人体关节处的服饰上，宽度与编制单元块一致，设置在人体服饰上的每一个感应服饰块至少对应于一个纳米发电机单元块，纳米发电机单元块将外力转化为电压信号输出，信号预处理模块与纳米发电机单元块连接，所述人机交互系统的结构包括辅助检测模块、人体纳米发电机信号采集模块、机器人纳米发电机信号采集模块、第一数据预处理模块、第一蓝牙无线传输模块、第二数据预处理模块、第二蓝牙无线传输模块、机器人控制器、霍尔旋转位置传感器和电容式触摸传感器；人体纳米发电机信号采集模块和机器人纳米发电机信号采集模块组成纳米发电机信号采集模块，分别对人体关节和机器人关节的压力输出信号进行采集，关节包括肩部、肘部、膝盖关节和脚底；辅助检测模块与第一数据预处理模块连接，第一数据预处理模块分别与人体纳米发电机信号采集模块和第一蓝牙无线传输模块连接，第一蓝牙无线传输模块分别与第二蓝牙无线传输模块和机器人控制器连接，第一数据预处理模块对采集到的人体关节压力输出信号进行预处理后通过第一蓝牙无线传输模块发送给机器人控制器；机器人纳米发电机信号采集模块分别与第二数据预处理模块、霍尔旋转位置传感器和电容式触摸传感器相连，第二数据预处理模块分别与第二蓝牙无线传输模块和机器人控制器连接，第二数据预处理模块对采集到的机器人关节压力输出信号进行预处理后通过第二蓝牙无线传输模块发送给机器人控制器；机器人控制器与霍尔旋转位置传感器连接，机器人传感器根据接收到的人体关节运动监测数据、机器人关节运动监测数据和霍尔旋转位置传感器反馈值进行数据实时处理，通过闭环控制进行霍尔旋转位置传感器输出控制，提高机器人动作还原的准确度。