CN111590641A - 一种电子皮肤及机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请属于机器人技术领域，提供一种电子皮肤及机器人，通过使从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片和液晶盒之后被下线偏光片吸收，从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片、液晶盒和下线偏光片之后出射；或者，从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片、液晶盒和下线偏光片之后出射，从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片和液晶盒之后被下线偏光片吸收，能够通过感应从电子皮肤出射的光线，来确定电子皮肤受到外力的位置、形状和图案，不受施力物体的导电性影响，识别效果好，能够有效提高电子皮肤应用于机器人时，机器人的触觉的灵敏度。
Description
技术领域
本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种电子皮肤及机器人。
背景技术
随着机器人技术的不断发展，各种类型的特种机器人层出不穷，为人们的日常生产和生活带来了极大便利。常见的机器人包括服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等特种机器人以及应用于工业生产的机械臂、搬运机器人等工业机器人。某些类型的机器人不断向着拟人的方向发展，不仅可以模拟人的外形，还可以模拟人的皮肤，使机器人也能像人一样拥有触觉。
然而，现有的机器人的皮肤通常是通过电容式或电阻式触摸屏来实现，只能够感应到有限数量的多点触摸，不能识别出触摸图案(例如，人手握住机器人的手臂时，通过电容式或电阻式触摸屏不能识别出手掌的外形图案)，并且电容式触摸屏和电阻式触摸屏都不能识别绝缘体的触摸，识别效果较差。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电子皮肤及机器人，旨在解决现有的机器人的皮肤通常是通过电容式或电阻式触摸屏来实现，只能够感应到有限数量的多点触摸，只能够感应到有限数量的多点触摸，不能识别出触摸图案，并且电容式触摸屏和电阻式触摸屏都不能识别绝缘体的触摸，识别效果较差的问题。
本申请实施例的第一方面提了一种电子皮肤，包括沿环境光线的入射方向依次设置的上线偏光片、液晶盒和下线偏光片；
从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射；
或者，从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收。
在一个实施例中，所述液晶盒包括依次设置的上基板、上配向层、液晶层、下配向层和下基板；
所述上线偏光片的透光轴与所述下线偏光片的透光轴平行且与所述下线偏光片的吸光轴垂直，从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射；
或者，所述上线偏光片的透光轴与所述下线偏光片的透光轴垂直且与所述下线偏光片的吸光轴平行，从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收。
在一个实施例中，所述液晶盒包括依次设置的上基板、上电极层、上配向层、液晶层、下配向层、下电极层和下基板，所述上电极层与所述下电极层之间施加有电压；
所述上线偏光片的透光轴与所述下线偏光片的透光轴垂直且与所述下线偏光片的吸光轴平行，从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射；
或者，所述上线偏光片的透光轴与所述下线偏光片的透光轴平行且与所述下线偏光片的吸光轴垂直，从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收。
在一个实施例中，所述上基板和所述下基板为刚性基板或柔性基板。
在一个实施例中，所述刚性基板为玻璃基板，所述柔性基板为聚酰亚胺基板。
在一个实施例中，所述电子皮肤还包括设置在所述上配向层和所述下配向层之间的透光弹性支撑结构。
在一个实施例中，所述透光弹性支撑结构为聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氯乙烯或聚酰亚胺结构。
在一个实施例中，所述电子皮肤还包括发光面朝向所述下线偏光片设置的光源；
从所述电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线，依次经过所述下线偏光片和所述液晶盒后被所述上线偏光片吸收，从所述电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线，依次经过所述下线偏光片、所述液晶盒和所述上线偏光片之后出射；
或者，从所述电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线，依次经过所述下线偏光片、所述液晶盒和所述上线偏光片之后出射，从所述电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线，依次经过所述下线偏光片和所述液晶盒后被所述上线偏光片吸收。
在一个实施例中，所述光源为可见光源或红外光源。
在一个实施例中，所述电子皮肤还包括感光面朝向所述下线偏光片设置的图像传感器；
所述图像传感器用于感应从所述下线偏光片出射的光线并输出图像信号，所述图像传感器连续输出的两帧图像信号中亮度发生改变的位置为所述电子皮肤受到外力的位置。
在一个实施例中，所述电子皮肤还包括设置在所述下线偏光片和所述图像传感器之间的镜头模组，所述图像传感器和所述镜头模组构成摄像头。
在一个实施例中，所述电子皮肤还包括与所述图像传感器通信连接的处理器；
所述处理器用于：
获取图像传感器输出的图像信号；
对所述图像传感器连续输出的两帧图像信号进行比较；
根据所述图像传感器连续输出的两帧图像信号中的亮度发生改变的位置，识别所述电子皮肤受到外力的位置、形状和图案。
本申请实施例的第二方面提了一种机器人，包括如本申请实施例的第一方面所述的电子皮肤。
本申请实施例通过提供一种包括沿环境光线的入射方向依次设置的上线偏光片、液晶盒和下线偏光片的电子皮肤，使得从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片和液晶盒之后被下线偏光片吸收，从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片、液晶盒和下线偏光片之后出射；或者，从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片、液晶盒和下线偏光片之后出射，从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片和液晶盒之后被下线偏光片吸收，能够通过感应从电子皮肤出射的光线，来确定电子皮肤受到外力的位置、形状和图案，不受施力物体的导电性影响，识别效果好，能够有效提高电子皮肤应用于机器人时，机器人的触觉的灵敏度。
附图说明
图1为本申请实施例提供的电子皮肤的第一种结构示意图；
图2为本申请实施例提供的电子皮肤的第二种结构示意图；
图3为本申请实施例提供的电子皮肤的第三种结构示意图；
图4为本申请实施例提供的电子皮肤的第四种结构示意图；
图5为本申请实施例提供的电子皮肤的第五种结构示意图；
图6为本申请实施例提供的电子皮肤的第六种结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请实施例提供一种应用于机器人的电子皮肤，机器人具体可以是具有机器触觉的任意类型的仿生机器人，例如，人形机器人、机器狗、机器猫等。通过感应电子皮肤受到外力时，透过电子皮肤的光线的亮度变化，来识别电子皮肤受到外力的位置和图案。
如图1和图2所示，本申请实施例提供的电子皮肤，包括沿环境光线的入射方向依次设置的上线偏光片1、液晶盒2和下线偏光片3。
在应用中，上线偏光片和下线偏光片可以根据实际需要设置为任意类型的线偏光片，例如，柔性线偏光片。上线偏光片的透光轴与下线偏光片的透光轴可以平行或垂直。
在应用中，液晶盒可以根据实际需要设置为基于IPS(In-Plane Switching，平面转换)技术或者基于TN(Twisted Nematic，扭曲向列型)技术的液晶盒结构。
如图1所示，示例性的示出液晶盒为基于IPS技术的液晶盒结构，其包括依次设置的上基板21、上配向层22、液晶层23、下配向层24和下基板25。
如图2所示，示例性的示出液晶盒为基于TN技术的液晶盒结构，其包括依次设置的上基板21、上电极层26、上配向层22、液晶层23、下配向层24、下电极层27和下基板25，上电极层26与下电极层27之间施加有电压(图中未示出电压)。
在一个实施例中，所述上基板和所述下基板为刚性基板或柔性基板。
在一个实施例中，所述刚性基板为玻璃基板，所述柔性基板为聚酰亚胺基板。
在应用中，上基板和下基板可以根据实际需要设置为刚性基板或柔性基板，将上基板和下基板设置为柔性基板能够有效提高电子皮肤的柔软度，使其更接近真实皮肤的触感，且能够增加碰触电子皮肤的物体与电子皮肤之间的接触面积和贴合度，提高机器人触觉的灵敏度。
在应用中，上配向层和下配向层可以为聚酰亚胺配向层，上电极层和下电极层具体可以为氧化铟锡电极层。
根据上线偏光片1的透光轴与下线偏光片2的透光轴之间的相对位置关系的不同，本申请实施例提供的电子皮肤的工作原理包括如下两种：
第一种工作原理，从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片1和液晶盒之后被下线偏光片3吸收，从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片1、液晶盒2和下线偏光片3之后出射；
第二种工作原理，从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片1、液晶盒2和下线偏光片3之后出射，从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片1和液晶盒之后被下线偏光片3吸收。
在应用中，基于第一种工作原理，从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线被下线偏光片吸收，从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线透过下线偏光片被感应到，从而可以在未感应到环境光线时，确定电子皮肤未受到外力，在感应到环境光线时，确定电子皮肤受到外力，并且可以根据感应到环境光线的位置，确定受到外力的位置；进一步的，可以根据多个受到外力的位置确定受到外力的形状和图案。基于第二种工作原理，从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线透过下线偏光片被感应到，从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线被下线偏光片吸收，从而可以在感应到环境光线时，确定电子皮肤未受到外力，在未感应到环境光线时，确定电子皮肤受到外力，并且可以根据未感应到环境光线的位置，确定受到外力的位置；进一步的，可以根据多个受到外力的位置确定受到外力的形状和图案。
在应用中，当液晶盒为基于IPS技术的液晶盒结构、上线偏光片的透光轴与下线偏光片的透光轴平行且与下线偏光片的吸光轴垂直时，上述第一种工作原理具体为：
从电子皮肤未受到外力的位置输入的环境光线(圆偏振光)，经过上线偏光片之后变为偏振方向与上线偏光片的透光轴平行的第一线偏振光，第一线偏振光经过液晶盒之后偏振方向被旋转90°、变为线偏振方向与下线偏光片的吸光轴平行的第二线偏振光，第二线偏振光入射到下线偏光片时被下线偏光片吸收；
从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，经过上线偏光片之后变为偏振方向与上线偏光片的透光轴平行的第一线偏振光，第一线偏振光透过液晶盒之后从下线偏光片的透光轴出射。
在应用中，当液晶盒为基于IPS技术的液晶盒结构、上线偏光片的透光轴与下线偏光片的透光轴垂直且与下线偏光片的吸光轴平行时，上述第二种工作原理具体为：
从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，经过上线偏光片之后变为偏振方向与上线偏光片的透光轴平行的第一线偏振光，第一线偏振光经过液晶盒之后偏振方向被旋转90°、变为线偏振方向与下线偏光片的透光轴平行的第二线偏振光，第二线偏振光从下线偏光片的透光轴出射；
从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，经过上线偏光片之后变为偏振方向与上线偏光片的透光轴平行的第一线偏振光，第一线偏振光透过液晶盒之后被下线偏光片吸收。
在应用中，当液晶盒为基于TN技术的液晶盒结构、上线偏光片的透光轴与下线偏光片的透光轴垂直且与下线偏光片的吸光轴平行时，上述第一种工作原理具体为：
从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，经过上线偏光片之后变为偏振方向与上线偏光片的透光轴平行的第一线偏振光，第一线偏振光透过液晶盒之后被下线偏光片的吸光轴吸收；
从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，经过上线偏光片之后变为偏振方向与上线偏光片的透光轴平行的第一线偏振光，第一线偏振光经过液晶盒之后偏振方向被旋转90°、变为线偏振方向与下线偏光片的透光轴平行的第二线偏振光，第二线偏振光从下线偏光片的透光轴出射。
在应用中，当液晶盒为基于TN技术的液晶盒结构、上线偏光片的透光轴与下线偏光片的透光轴平行且与下线偏光片的吸光轴垂直时，上述第二种工作原理具体为：
从电子皮肤未受到外力的位置输入的环境光线(圆偏振光)，经过上线偏光片之后变为偏振方向与上线偏光片的透光轴平行的第一线偏振光，第一线偏振光透过液晶盒之后从下线偏光片的透光轴出射；
从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，经过上线偏光片之后变为偏振方向与上线偏光片的透光轴平行的第一线偏振光，第一线偏振光经过液晶盒之后偏振方向被旋转90°、变为线偏振方向与下线偏光片的吸光轴平行的第二线偏振光，第二线偏振光入射到下线偏光片时被下线偏光片吸收。
在一个实施例中，所述电子皮肤还包括设置在所述上配向层和所述下配向层之间的透光弹性支撑结构。
在应用中，透光弹性支撑结构可以根据实际需要设置为任意透光、具有弹性和一定机械强度，能够对液晶盒的上、下基板起到一定支撑作用结构，例如，由聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氯乙烯或聚酰亚胺制成的一体化或分立式支撑结构。一体化支撑结构可以为包括多个支撑点的框架式结构。分立式支撑结构可以包括多个支撑柱，支撑柱可以根据实际需要设置为圆柱、椭圆柱、梯形柱或矩形柱等。
在一个实施例中，所述透光弹性支撑结构为聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氯乙烯或聚酰亚胺结构。
图3在图1的基础上示例性的示出电子皮肤还包括设置在上配向层22和下配向层24之间的透光弹性支撑结构，透光弹性支撑结构包括多个支撑柱4，多个支撑柱4均匀分布在上配向层22和下配向层24之间。
在一个实施例中，所述电子皮肤还包括发光面朝向所述下线偏光片设置的光源。
图3在图1的基础上示例性的示出电子皮肤还包括发光面朝向下线偏光片3设置的光源5。
在应用中，光源可以是可见光源或不可见光源，不可见光源可以为红外光源。
基于光线可逆原理，当电子皮肤包括光源时，上第一种工作原理还包括：
当从电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线，依次经过下线偏光片3和液晶盒后被上线偏光片1吸收，从电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线，依次经过下线偏光片3、液晶盒和上线偏光片1之后出射；
或者，从电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线，依次经过下线偏光片3、液晶盒和上线偏光片1之后出射，从电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线，依次经过下线偏光片3和液晶盒后被上线偏光片1吸收。
在应用中，基于第一种工作原理，从电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线被上线偏光片吸收，从电子皮肤受到外力的位置出射光源光线透过上线偏光片，当光源为可见光源时，透过上线偏光片的光源光线可以被人眼观察到，使得人眼可以观察到电子匹配未受到外力的位置较暗，受到外力的位置较亮。基于第二种工作原理，从电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线透过上线偏光片，从电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线被上线偏光片吸收，当光源为可见光源时，透过上线偏光片的光源光线可以被人眼观察到，使得人眼可以观察到电子匹配受到外力的位置较暗，未受到外力的位置较亮。
在应用中，当液晶盒为基于IPS技术的液晶盒结构、下线偏光片的透光轴与上线偏光片的透光轴平行且与上线偏光片的吸光轴垂直时，上述第一种工作原理具体还包括：
从电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线(圆偏振光)，经过下线偏光片之后变为偏振方向与下线偏光片的透光轴平行的第三线偏振光，第三线偏振光经过液晶盒之后偏振方向被旋转90°、变为线偏振方向与上线偏光片的吸光轴平行的第四线偏振光，第四线偏振光出射到上线偏光片时被上线偏光片吸收；
从电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线，经过下线偏光片之后变为偏振方向与下线偏光片的透光轴平行的第三线偏振光，第三线偏振光透过液晶盒之后从上线偏光片的透光轴出射。
在应用中，当液晶盒为基于IPS技术的液晶盒结构、下线偏光片的透光轴与上线偏光片的透光轴垂直且与上线偏光片的吸光轴平行时，上述第二种工作原理具体还包括：
从电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线，经过下线偏光片之后变为偏振方向与下线偏光片的透光轴平行的第三线偏振光，第三线偏振光经过液晶盒之后偏振方向被旋转90°、变为线偏振方向与上线偏光片的透光轴平行的第四线偏振光，第四线偏振光从上线偏光片的透光轴出射；
从电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线，经过下线偏光片之后变为偏振方向与下线偏光片的透光轴平行的第三线偏振光，第三线偏振光透过液晶盒之后被上线偏光片吸收。
在应用中，当液晶盒为基于TN技术的液晶盒结构、下线偏光片的透光轴与上线偏光片的透光轴垂直且与上线偏光片的吸光轴平行时，上述第一种工作原理具体还包括：
从电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线，经过下线偏光片之后变为偏振方向与下线偏光片的透光轴平行的第三线偏振光，第三线偏振光透过液晶盒之后被上线偏光片的吸光轴吸收；
从电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线，经过下线偏光片之后变为偏振方向与下线偏光片的透光轴平行的第三线偏振光，第三线偏振光经过液晶盒之后偏振方向被旋转90°、变为线偏振方向与上线偏光片的透光轴平行的第四线偏振光，第四线偏振光从上线偏光片的透光轴出射。
在应用中，当液晶盒为基于TN技术的液晶盒结构、下线偏光片的透光轴与上线偏光片的透光轴平行且与上线偏光片的吸光轴垂直时，上述第二种工作原理具体还包括：
从电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线，经过下线偏光片之后变为偏振方向与下线偏光片的透光轴平行的第三线偏振光，第三线偏振光透过液晶盒之后从上线偏光片的透光轴出射；
从电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线，经过下线偏光片之后变为偏振方向与下线偏光片的透光轴平行的第三线偏振光，第三线偏振光经过液晶盒之后偏振方向被旋转90°、变为线偏振方向与上线偏光片的吸光轴平行的第四线偏振光，第四线偏振光入射到上线偏光片时被上线偏光片吸收。
在一个实施例中，所述电子皮肤还包括感光面朝向所述下线偏光片设置的图像传感器。
图4在图3的基础上示例性的示出电子皮肤还包括感光面朝向下线偏光片3设置的图像传感器6；
图像传感器用于感应从下线偏光片3出射的光线并输出图像信号，图像传感器6连续输出的两帧图像信号中亮度发生改变的位置为电子皮肤受到外力的位置。
在一个实施例中，所述线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片在沿环境光线的入射方向上的表面与所述图像传感器的感光面的尺寸相同。
在应用中，图像传感器包括感光像素阵列，感应像素阵列的像素越大感应灵敏度越高，从而使得电子皮肤感应外力的灵敏度越高。通过使图像传感器的感光面与线偏光片、液晶盒和下线偏光片在沿环境光线的入射方向上的表面的尺寸相同，可以使图像传感器一比一的感应电子皮肤每个位置是否出射的光线并输出图像信号，从而可以根据连续输出的两帧图像信号中亮度发生改变的位置精确的确定电子皮肤受到外力的位置。
图4中示例性的示出图像传感器6的感光面与线偏光片1、液晶盒2和下线偏光片3在沿环境光线的入射方向上的表面的尺寸相同。
在一个实施例中，所述电子皮肤还包括设置在所述下线偏光片和所述图像传感器之间的镜头模组，所述图像传感器和所述镜头模组构成摄像头。
图5在图4的基础上示例性的示出电子皮肤还包括设置在下线偏光片3和图像传感器6之间的镜头模组7，并且图像传感器6的感光面的尺寸小于线偏光片1、液晶盒2和下线偏光片3在沿环境光线的入射方向上的表面的尺寸。
在应用中，可以在图像传感器和下线偏光片之间设置镜头模组，使图像传感器和镜头模组构成摄像头，由于镜头模组的聚光作用，使得图像传感器的面积小于液晶盒时，也能够一比一的感应电子皮肤每个位置是否出射的光线并输出图像信号。通过设置镜头模组，可以有效降低图像传感器的尺寸，节约成本，降低电子皮肤的体积。
在一个实施例中，所述电子皮肤还包括与所述图像传感器通信连接的处理器。
图6在图5的基础上示例性的示出电子皮肤还包括与图像传感器6通信连接的处理器8；
处理器8用于：
获取图像传感器输出的图像信号；
对所述图像传感器连续输出的两帧图像信号进行比较；
根据所述图像传感器连续输出的两帧图像信号中的亮度发生改变的位置，识别所述电子皮肤受到外力的位置、形状和图案。
在应用中，识别出的形状和图案可以是平面或立体的形状和图案。根据机器人的表面轮廓，电子皮肤可以设置为覆盖机器人表面的局部区域或全部区域轮廓相同的形状。
在应用中，处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本申请实施例通过使得从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片和液晶盒之后被下线偏光片吸收，从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片、液晶盒和下线偏光片之后出射；或者，从电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片、液晶盒和下线偏光片之后出射，从电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过上线偏光片和液晶盒之后被下线偏光片吸收，能够通过感应从电子皮肤出射的光线，来确定电子皮肤受到外力的位置、形状和图案，不受施力物体的导电性影响，识别效果好，能够有效提高电子皮肤应用于机器人时，机器人的触觉的灵敏度。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种电子皮肤，其特征在于，包括沿环境光线的入射方向依次设置的上线偏光片、液晶盒和下线偏光片；
从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射；
或者，从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收。
2.如权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述液晶盒包括依次设置的上基板、上配向层、液晶层、下配向层和下基板；
所述上线偏光片的透光轴与所述下线偏光片的透光轴平行且与所述下线偏光片的吸光轴垂直，从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射；
或者，所述上线偏光片的透光轴与所述下线偏光片的透光轴垂直且与所述下线偏光片的吸光轴平行，从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收。
3.如权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述液晶盒包括依次设置的上基板、上电极层、上配向层、液晶层、下配向层、下电极层和下基板，所述上电极层与所述下电极层之间施加有电压；
所述上线偏光片的透光轴与所述下线偏光片的透光轴垂直且与所述下线偏光片的吸光轴平行，从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射；
或者，所述上线偏光片的透光轴与所述下线偏光片的透光轴平行且与所述下线偏光片的吸光轴垂直，从所述电子皮肤未受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片、所述液晶盒和所述下线偏光片之后出射，从所述电子皮肤受到外力的位置入射的环境光线，依次经过所述上线偏光片和所述液晶盒之后被所述下线偏光片吸收。
4.如权利要求2或3所述的电子皮肤，其特征在于，所述上基板和所述下基板为刚性基板或柔性基板。
5.如权利要求4所述的电子皮肤，其特征在于，所述刚性基板为玻璃基板，所述柔性基板为聚酰亚胺基板。
6.如权利要求2或3所述的电子皮肤，其特征在于，所述电子皮肤还包括设置在所述上配向层和所述下配向层之间的透光弹性支撑结构。
7.如权利要求6所述的电子皮肤，其特征在于，所述透光弹性支撑结构为聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氯乙烯或聚酰亚胺结构。
8.如权利要求1～3任一项所述的电子皮肤，其特征在于，所述电子皮肤还包括发光面朝向所述下线偏光片设置的光源；
从所述电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线，依次经过所述下线偏光片和所述液晶盒后被所述上线偏光片吸收，从所述电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线，依次经过所述下线偏光片、所述液晶盒和所述上线偏光片之后出射；
或者，从所述电子皮肤未受到外力的位置出射的光源光线，依次经过所述下线偏光片、所述液晶盒和所述上线偏光片之后出射，从所述电子皮肤受到外力的位置出射的光源光线，依次经过所述下线偏光片和所述液晶盒后被所述上线偏光片吸收。
9.如权利要求8所述的电子皮肤，其特征在于，所述光源为可见光源或红外光源。
10.如权利要求1～3任一项所述的电子皮肤，其特征在于，所述电子皮肤还包括感光面朝向所述下线偏光片设置的图像传感器；
所述图像传感器用于感应从所述下线偏光片出射的光线并输出图像信号，所述图像传感器连续输出的两帧图像信号中亮度发生改变的位置为所述电子皮肤受到外力的位置。
11.如权利要求10所述的电子皮肤，其特征在于，所述电子皮肤还包括设置在所述下线偏光片和所述图像传感器之间的镜头模组，所述图像传感器和所述镜头模组构成摄像头。
12.如权利要求10所述的电子皮肤，其特征在于，所述电子皮肤还包括与所述图像传感器通信连接的处理器；
所述处理器用于：
获取图像传感器输出的图像信号；
对所述图像传感器连续输出的两帧图像信号进行比较；
根据所述图像传感器连续输出的两帧图像信号中的亮度发生改变的位置，识别所述电子皮肤受到外力的位置、形状和图案。
13.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1～12任一项所述的电子皮肤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010365886.5A CN111590641A (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种电子皮肤及机器人 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010365886.5A CN111590641A (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种电子皮肤及机器人 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111590641A true CN111590641A (zh) | 2020-08-28 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010365886.5A Pending CN111590641A (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种电子皮肤及机器人 |
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- 2020-04-30 CN CN202010365886.5A patent/CN111590641A/zh active Pending
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