(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211273244.8 (22)申请日 2022.10.18 (71)申请人 陕西中建 建乐智能机 器人股份有限 公司 地址 710000 陕西省西安市高新区丈 八街 办高新一路25号创新大厦N70 6室 (72)发明人 杨剑乐　张三　贺宁　穆文芳　 何志仙　 (51)Int.Cl. B25J 19/02(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种能感知接触和非接触信号的柔性机器 人电子皮肤 (57)摘要 本发明提供一种能感知接触和非接触信号 的柔性机器人电子皮肤， 由上到下依次包括封装 材料、 柔性显示单元、 感知单元、 信号处理单元、 柔性供电单元、 无线传输单元、 柔性基底， 本发明 的柔性机器人电子皮肤可以同时感知接触和非 接触信号， 该感知原理是基于柔性超声波传感器 来感知物体的位置， 利用柔性应变传感器来感知 接触力， 该感知技术避免了两种感知模式之间的 交叉干扰， 并通过将接触和非接触信号转化为实 时和可视化的电子脉冲来实现信息收集与显示。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115533967 A 2022.12.30 CN 115533967 A 1.一种能感知接触和非接触信号的柔性机器人电子皮肤， 由上到下依次包括封装材料 （1） 、 柔性显示单元 （2） 、 感知单元 （3） 、 信 号处理单元 （4） 、 柔性供电单元 （5） 、 无线传输单元 （6） 、 柔性基底 （7） ， 其特征在于， 所述柔性显示单元 （2） 、 感知单元 （3） 、 信号处理单元 （4） 、 柔 性供电单元 （5） 、 无线传输单元 （6） 嵌入式安装在封装材料 （1） 的内部， 所述柔性显示单元 （2） 、 感知单元 （3） 、 柔性供电单元 （5） 、 无线传输单元 （6） 和信号处理单元 （4） 之间均通过 GaInSn液态金属导线相互连接； 所述柔性显示单元 （2） 是对接触力的大小和非接触感知的距离进行实时显示， 所述柔 性显示单元 （2） 是通过使用柔性LED显示面板进行数据的显示， 所述信号处理单元 （4） 将接 收到的信号进行处 理后通过 无线传输单 元 （6） 传至柔 性显示单 元 （2） ； 所述感知单元 （3） 包括非接触感应模块 （3 ‑1） 和接触感应模块 （3 ‑2） ， 所述非接触感应 模块 （3‑1） 包括四个柔性超声波传感器， 接触感应模块 （3 ‑2） 包括四个柔性应变传感器， 分 布在电子皮肤的四个边 缘的中点， 用来感知电子皮肤接触时的拉伸应 变和压缩应力。 2.根据权利要求1所述的一种能感知接触和非接触信号的柔性机器人电子皮肤， 其特 征在于， 所述 柔性供电单 元 （5） 是采用柔 性钙钛矿太阳能电池给整个电路系统进行 供能。 3.根据权利要求1所述的一种能感知接触和非接触信号的柔性机器人电子皮肤， 其特 征在于， 所述无线传输单元 （6） 用于进行非接触感应模块与接触感应模块的信号接 收和反 馈和用于对不同的电子器件单 元发出信号的传输 。 4.根据权利要求1所述的一种能感知接触和非接触信号的柔性机器人电子皮肤， 其特 征在于， 所述 柔性基底 （7） 连接 至待覆盖的机器人表面。 5.根据权利要求1所述的一种能感知接触和非接触信号的柔性机器人电子皮肤， 其特 征在于， 所述柔性基底 （7） 为聚二甲基硅氧烷、 聚酰亚胺、 聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚氨酯的 一种或多种。 6.根据权利要求1所述的一种能感知接触和非接触信号的柔性机器人电子皮肤， 其特 征在于， 所述封装 材料 （1） 为聚二甲基硅氧烷、 聚酰亚胺薄膜、 聚酰亚胺、 聚对苯二甲酸乙二 醇酯、 聚氨酯的一种或多种。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115533967 A 2一种能感知接 触和非接 触信号的柔性机 器人电子皮肤 技术领域 [0001]本发明涉及 柔性电子技术领域， 尤其涉及 一种能感知接触和非接触信号的柔性机 器人电子皮肤。 背景技术 [0002]近年来， 随着科学技术的发展， 人类正步入智能时代。 在智能交互、 人体仿生、 智能 机器人制造等技术领域， 模仿人类皮肤的特征以及具备相似感知功能的智能穿戴设备的市 场份额越来越大， 电子皮肤扮演着极为重要的角色。 电子皮肤能使机器人获得大幅面多感 知的能力， 相较传统电子 设备， 电子 皮肤具有柔韧、 舒适、 安全等特点， 为人机共处提供安全 保障， 为人机协作提供交互手段， 被视为未来电子技术的新兴发展方向， 近年来受到越来越 多的关注。 虽然电子皮肤已经 取得了长足的发展， 但在实际应用中仍存在挑战。 [0003]现有公开号为CN113739962A的中国专利， 其公开了一种多机制融合电子皮肤及其 制备方法， 包括人造革和导电弹性材料层， 人造革位于导电弹性材料层正上方； 人造革的上 表面印刷 有第一电极， 人造革的下表面设置第二电极， 导电弹性材料层的下表面印刷 有第 三电极； 外界物体作为一个电极靠近第一电极时， 发生电容耦合， 从而产生电容感应， 为传 感器的接近觉感应模式； 第一电极、 人造革和第二电极构成一个电容器， 当受到按压变形 时， 第一电极和第二电极之 间的电容量会发生变化， 为传感器的轻触觉感应模式； 当外界压 力继续增大时， 第二电极被挤压使得导电弹性材料层压缩， 接触电阻和 导电弹性材料层电 阻发生变化， 第二电极与第三电极之间的电阻值发生变化， 为传感器的压阻式压力感应模 式。 [0004]现有公开号为CN113639 767B的中国专利， 其公开了一种智能电子皮肤识别目标的 方法包括： 配置待识别目标在智能电子 皮肤上检测区域时所述智能电子皮肤中各敏感元件 的可调常数， 以获得待识别目标的标准值， 所述可调常数至少包括介电常数、 电阻率、 电导 率以及形变系 数中的一个， 所述标准值至少包括标准电容值、 标准电阻值以及标准电流值 中的一个； 获得对象与所述智能电子皮肤配合时， 所述智能电子 皮肤检测得到的测试值， 该 测试值包括测试电容值、 测试电阻值或测试电流值； 以及根据所述标准值和测试值的比对 结果， 确定所述对象是否为待识别目标以及确定待识别目标对应的位置 。 [0005]当前的机器人电子皮肤存在感知功能单一、 交互能力弱、 性能不佳、 容易受到干 扰、 传感性能差等诸多问题， 难以满足智能机器人的实际应用需求。 随着智能机器人的发 展， 人们对其感知能力的要求越来越高， 如何提供一种 具有非接触和接触的感知功 能的电 子皮肤成为亟 待解决的问题。 发明内容 [0006]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有非接触和 接触的感知功 能的电子皮肤。 在绝缘柔性材料层的内部嵌入式安装柔性显示单元、 感知单 元 （包括非接触感应模块和 接触感应模块） 、 信号处理单元、 柔性供电单元、 无线传输单元，说　明　书 1/3 页 3 CN 115533967 A 3