专利名称：应用柔软感应材料的多维矩阵传感器的二维设计的制作方法
技术领域：
信号的装置及设计方法。
背景技术：
关于感应二维面上的多个点的压力信号的发法，已知的有在二维的面上的各个点 上放置压力传感器，检测各个点上的压力来得到二维面上的压力分布的方法。但是，在二维面上的各个点上放置多个压力传感器的方法，需要大量的压力传感 器，并且在布线上当大面积时布线将非常复杂。
发明内容
本发明的目的，是提供了新的应用柔软感应材料的构造简单的二维面压力传感器 装置及其构造设计方法。并且，本发明专利的另外一个目的是提供的柔软的二维面压力传感器。即整个二 维面传感器感知面上是由柔软的材料组成，可以任意弯曲，变形。有利于需要柔软表面的二 维面压力传感器的应用。如，可以作为像人一样的下一代机器人的柔软机器人皮肤等的应用。本专利申请的第一个发明内容是，发明了将感应压力的柔软材料应用于二维面传 感器的二维面传感器的构造设计方法。是将长条状分布的感应压力的柔软材料上下两面上 加上柔软的电极，并将此加上了柔软电极的长条状压力传感器并列排布的组成两个二维的 面。将两个平面上下相叠，在上下相叠时，使面上任意一点的上下两层的长条状柔软压力传 感器成交叉来组成二维面传感器。本发明申请的第二个发明内容是，该二维面传感器装置由以下几部分组成a，长 条状压力柔软传感器；b，上下两层构造；C，检测回路及通信模块；d，分布分析及表示软件 模块。另外，本发明的第三个内容是跟据进入二维面传感器的压力点的时间顺序和压力 点在二维平面上移动时发生的对大力点上相交叉的两个条状柔软传感器动态波形来判断 得出二维面传感器上各个点的位置和移动线路。关于发明的效果的说明依据本发明申请的发明，对于二维面压力传感器，其感应压力的面上由柔软的材 料构成。这样整个二维面上的感应压力部分完全由柔软材料组成，可以任意弯曲变形。这 有利于二维压力传感器的更加广泛的应用。如做成地毯形状，放置在宾馆，商店中用来感 知人员走动及走动时的路线分布等状况；也可以放置的路面上来感知车量和行人的活动状 况等。本发明实施时最佳方案的说明
一，柔软感应材料长条状压力传感器交叉放置定位感知的说明。首先就本发明申 请中的二维面传感器的感知感应面上所受压力的位置时的定位方法进行说明对于二维面传感器，要能感知到其面上所受到的压力的大小的同时，也要能够准 确地感知到其面上所受到得压力的分布。
图1是本发明中的条状压力传感器示意图。在上下两个柔软电极之间是柔软材料的感应压力变化的柔软感应材料。该柔软感 应材料可以是混入了微小构造材料的橡胶材料。当上下两个电极之间的压力发生变化时， 橡胶材料内部的微小构造发生形状改变，从而其内部电气特性也将发生改变，测量回路检 测到柔软感应材料内部的电气特性的变化作为压力信号输出。图2是两个长条状的压力传感器相交叉时的示意图。在图2中的交叉点，A点和B点分别施加压力的时候，只有在交叉点施加压力是， 在两个长条状的传感器上能够同时检测出压力，在A点施加压力时只有长条状传感器A能 检测出，在B点施加压力是，长条状传感器B能检测出但是长条状传感器A上将检测不到压 力被施加。图3是在二维的面上分布的纵横两组长条状柔软传感器的示意图。当在二维的面 上任意一点施加压力时，在纵横两个通过该点的两个长条状传感器上同时产生压力变化， 从而在得到该点的压力大小值的同时，能够确定该点在二维的平面上所在位置。在图三所示的二维面压力传感器当在二维面上确定多个点的位置及行进路线时， 利用各个点在进入二维面柔软传感器的时间及对压力点上施加的压力变化的动态信息来 分析和判断各个点在二维面传感器上所在的位置及行进路线。二，利用本发明二维面传感器的应用例上述有相互交叉的长条状柔软压力传感器组成的二维面传感器的系统略图由图4 来表示。在二维的平面上，由上下两层组成，即，第一层由长条状柔软传感器并列组成一个 平面，第二层由同样的由长条状柔软压力传感器组成，但上下两层的长条状压力传感器相 互交叉，也可以由长条状的柔软长条状压力柔软传感器相互交织组成。图4中通过通过检测回路检测到各个压力传感器随时间变化的压力波形，并将此 随时间变化的压力波形通过A/D变换器传输到分析和显示模块。分析和检测模块根据各个 传感器的压力波形随时时间变化的曲线，进行分析和判断，找到同一时间里纵横两组柔软 压力传感器中同样的动态变化的波形作为压力点移动的依据，从而判断出压力点移动的线 路，同时根据检测到的压力波形的大小及变化，分析计算出各个压力点随时间变化的压力 值的大小。[设计上的注意点]为了保护柔软电极不受外界电磁信号的干扰及漏电，在上下两面的外部要加上绝 缘保护薄膜的同时加上防止外界电磁干扰的外罩，以保证检测回路检测到的压力信号的精
确可靠。应用例1全体构成说明图4是本发明的第一应用例的二维柔软面传感器的略图。应用本发明的二维柔软面传感器装置由，二维面压力信号感应部分10，导线20，检测及分析显示模块30组成。并且，应用本发明的二维柔软面传感器可以由一个感应面组成，也可以由多个二 维柔软感应面组成，将检测到的随时间变化的压力信号传输到一个中央压力信号分析和检 测模块。组成大面积的二维压力信号检测分析系统。在压力信号的传输手段上，可以通过有线的传输方式，也可以将检测到的压力信 号通过无线的方式传输到分析和显示模块上，分析和检测模块可以是单独的工业计算机， 也可以是普通的个人计算机，也可以是局域网络或互联网络上的计算机。(1) 二维面压力信号感应部分10二维面压力信号感应部分10是压力信号的感应部分，由纵横两组条状的柔软压 力传感器组成。在二维面压力信号感应部分的任何点上由压力变化时，将同时引起通过交 叉点的纵横两组条状柔软压力传感器的压力信号的变化。二维面压力信号感应部分可以由上下两层组成，也可以是由纵横两组条状柔软压 力传感器交织组成。为了保护二维面压力信号感应部分，在其外部要有绝缘保护层及抗电磁干扰保护层。(2)导线 20 导线20是连接二维压力感应部分的条状柔软压力传感器感应部分和压力检测部 分的导线。为保障检测到的压力信号的精确可靠，要采取抗电磁噪音干扰的保护措施。(3)检测及分析显示模块30检测及分析显示模块主要由两部分组成检测回路部分和分析显示部分。检测部分是检测加载到条状压力传感器上压力大小随时间变化的电子回路部分。 根据条状压力传感器所使用的柔软感应材料的性质，可以使用简单的测量电阻值变化的方 法，也可以使用同时检测电阻，电容，及电感变化的方法。分析和显示模块是将由检测回路传输过来的各个条状柔软压力传感器随时间变 化的动态压力信号进行分析和计算，得到各个压力点的行走线路及压力值大小的部分。在分析过程中，通过找到纵横两组条状柔软传感器中相同的动态压力变化波形是 来确定压力点所在位置的主要方法。应用例2本发明的第2应用例说明。图5是本发明的第二个应用例。在本应用例中，二维柔软面传感器的感应面部分 采用纵横两组条状柔软传感器相互交织的结构。同时，在检测回路和分析表示模块的通信 方式上采用无线通信的方式。图的简单说明图1条状柔软传感器的构造模型。图2条状柔软传感器交叉放置示意图。图3二维柔软面传感器感应部分略图。图4二维柔软面传感器系统示意图。图5二维柔软面传感器系统实施例2示意图。符号说明
1 柔软电极2 柔软感应材料3 导线10 二维面压力信号感应部分20 布线30 检测及分析显示模块300 检测及无线发送部分400 无线接收及分析显示模块
权利要求
1.将感应压力的柔软材料应用于二维面传感器的二维面传感器的构造设计方法。是将 长条状分布的感应压力的柔软材料上下两面上加上柔软的电极，并将此加上了柔软电极的 长条状压力传感器并列排布的组成两个二维的面。将两个平面上下相叠，在上下相叠时，使 面上任意一点的上下两层的长条状柔软压力传感器成交叉来组成二维面传感器。
2.将感应压力的柔软材料应用于二维面传感器的二维面传感器的构造设计方法。是将 长条状分布的感应压力的柔软材料上下两面上加上柔软的电极，并将此加上了柔软电极的 长条状压力传感器并列排布的组成两个二维的面。将两个平面上下相叠，在上下相叠时，使 面上任意一点的上下两层的长条状柔软压力传感器成交叉来组成二维面传感器。
3.跟据进入二维面传感器的压力点的时间顺序和压力点在二维平面上移动时发生的 对大力点上相交叉的两个条状柔软传感器动态波形来判断得出二维面传感器上各个点的 位置和移动线路。
全文摘要
本发明涉及利用柔软感应材料来感应二维面上的多个点的压力信号时的二维面传感器的构造设计。即，应用简单的构造能够快速地感应和测量二维面上的各个点的压力信号的装置及设计方法，为发明型专利。解決方法将感应压力的柔软材料应用于二维面传感器的二维面传感器的构造设计方法。是将长条状分布的感应压力的柔软材料上下两面上加上柔软的电极，并将此加上了柔软电极的长条状压力传感器并列排布的组成两个二维的面。将两个平面上下相叠，在上下相叠时，使面上任意一点的上下两层的长条状柔软压力传感器成交叉来组成二维面传感器。
文档编号G01L1/14GK102062653SQ20091021249
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月12日 优先权日2009年11月12日
发明者郭松 申请人:无锡千里信步精密机电科技有限公司