西安电子科技大学白宁宁获国家专利权
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龙图腾网获悉西安电子科技大学申请的专利一种基于纹理识别的柔性触觉传感及反馈系统与方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118860145B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410887246.9,技术领域涉及:G06F3/01;该发明授权一种基于纹理识别的柔性触觉传感及反馈系统与方法是由白宁宁;王卫东;王达任设计研发完成,并于2024-07-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于纹理识别的柔性触觉传感及反馈系统与方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于纹理识别的柔性触觉传感及反馈系统与方法,包括离电型柔性触觉传感器、反馈执行器和触觉反馈控制电路,离电型柔性触觉传感器包括设有获取纹理特征的触觉交互膜和用于纹理特征转化的压力传感器;反馈执行器通过振动形式完成所述柔性传感器获取的纹理特征信号的触觉反馈;触觉控制系统,主要是通过反馈控制电路连接离电型柔性触觉传感器和触觉反馈执行器;触觉反馈执行器与人体接触表面具有刺激强化结构件,可进一步增强触觉的精细反馈。本发明能够有效地识别纹理特征并通过振动形式完成精细触觉的反馈,为残障人士的触觉恢复提供了有效的辅助,同时在游戏行业中,尤其是在虚拟现实技术的发展中,具有重要的应用价值。
本发明授权一种基于纹理识别的柔性触觉传感及反馈系统与方法在权利要求书中公布了:1.一种基于纹理识别的柔性触觉传感及反馈系统,其特征在于,包括离电型柔性触觉传感器1、触觉反馈执行器2和反馈控制电路3,反馈控制电路3用于将离电型柔性触觉传感器1采集的不同纹理特征的电容信号转化为触觉反馈执行器2不同大小机械振动的信号,实现触觉的反馈; 所述离电型柔性触觉传感器1包括设置在底部TPU膜电极4和顶部TPU膜电极7之间的离子膜5,离子膜5表面的分级微米级结构朝向顶部TPU膜电极7设置,离子膜5与顶部TPU膜电极7之间设置有网状间隔层6,触觉交互膜8连接在顶部TPU膜电极7上,触觉交互膜8上具有微圆锥凸起结构,使用时微圆锥凸起结构与待进行纹理识别的物品接触摩擦; 所述触觉反馈执行器2包括自上而下依次相连的镶嵌有触觉刺激强化结构部件12的PDMS薄膜、振动器11、铜导线9以及PDMS基底薄膜13,所述触觉刺激强化结构部件12上具有微米级凸起结构,使用时微米级凸起结构与人体皮肤接触; 所述离电型柔性触觉传感器1的制备步骤具体如下: 1TPU溶液制备: 将TPU颗粒混合于DMF溶液中得到TPU溶液; 2触觉交互膜制备: 将TPU溶液浇筑在具有微圆锥凹槽结构的倒膜板上,固化得到具有微圆锥凸起结构的TPU薄膜,按照设定形状对TPU薄膜进行尺寸刻蚀得到触觉交互膜; 3TPU膜电极制备: 将掩模板固定在PTFE薄膜胶面上,溅射电极,将TPU溶液旋涂在溅射有电极图案的PTFE薄膜胶面上,固化,得到具有电极的TPU薄膜,按照设定形状对TPU薄膜进行刻蚀,得到TPU膜电极; 4离子膜制备: 将TPU、DMF溶液和ILs加热混合得到TPU离子溶液,TPU离子溶液涂覆于砂纸上,固化后,得到具有分级微米级结构表面的TPU离子薄膜,按照设定形状对TPU离子薄膜进行刻蚀,得到TPU离子薄膜; 5间隔层制备: 将TPU溶液旋涂在玻璃片上,固化得到TPU薄膜,按照设定形状对TPU薄膜进行刻蚀,得到网状间隔层; 6离电型柔性触觉传感器的封装: 将底部TPU膜电极4、离子膜5、网状间隔层6、顶部TPU膜电极7、触觉交互膜8自下至上放置进行热压封装,得到离电型柔性触觉传感器; 步骤1中,TPU和DMF溶液混合的质量比为2~4:10,以1000rmin~1500rmin转速、100℃~120℃温度、加热搅拌2h~4h; 步骤2中,倒膜板在紫外光20W~30W功率下固化20min~30min,TPU薄膜在温度为70℃~90℃条件下固化45min~75min; 步骤3中,采用A4纸张制备掩模板,具体的:A4纸张在3W~5W功率和200mms~400mms移动速度条件下,激光切割循环3~5次; 溅射电极时:以20mA~30mA电流溅射200s~300s,靶材为Au; TPU溶液在500rmin~1000rmin转速下旋涂10s~20s,在70℃~90℃温度下固化60min~100min; 步骤4中,按照混合比例2g:5~10mL:1~1.5g将TPU、DMF溶液和ILs在100℃~120℃温度和1000rmin~1500rmin转速下,搅拌2h~4h,得到TPU离子溶液;将TPU离子溶液涂覆于砂纸上,在60℃~80℃温度下,固化3h~5h,得到TPU离子薄膜; 步骤5中,将TPU溶液在2500rmin~3500rmin转速下旋涂10s~20s,在70℃~90℃温度下固化60min~100min,得到间隔层; 步骤6中,进行热压封装时,压力为10N~20N、温度为60℃~70℃、时间为5min~15min。
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