具有疼痛感知功能的柔性人造肌肉系统技术方案

本发明专利技术公开了具有疼痛感知功能的柔性人造肌肉系统，包括人造肌肉本体、处理模块、动作模块和感知传感模块，所述感知传感模块、所述处理模块和所述动作模块均安装于所述人造肌肉本体，所述感知传感模块在人造肌肉本体不同的区域均设有感知单元。本发明专利技术公开的具有疼痛感知功能的柔性人造肌肉系统，其通过安装于人造肌肉本体外表层下方的感知传感模块对外界环境的影响源实时检测，从而处理模块判断影响源的对受影响区域的仿真疼痛程度，进而通过仿真疼痛程度对动作模块输出动作指令，最终使得距离受影响区域最近的动作单元进行躲避动作，防止影响源对人造肌肉本体进一步造成损坏。防止影响源对人造肌肉本体进一步造成损坏。防止影响源对人造肌肉本体进一步造成损坏。

【技术实现步骤摘要】
具有疼痛感知功能的柔性人造肌肉系统


[0001]本专利技术属于人造肌肉感知
，具体涉及一种具有疼痛感知功能的柔性人造肌肉系统。

技术介绍

[0002]仿生机器人是指模仿生物，从事生物特点工作的机器人。仿生机器人是机器人发展的高级阶段，生物特征为机器人的设计提供了许多有益的参考，使得机器人可以从生物体上学习如自适应性、鲁棒性、运动多样性和活性等一系列良好的性能。
[0003]很多仿生机器人为了增加仿真效果均通过人造肌肉进行装饰，但是现有的人造肌肉没有对危险环境的感知做一个疼痛仿真，以使得人造肌肉无法像生物一样，在局部遇到像高温、低温、燃烧和高压等危险环境下做一个快速的应急动作反应，进而防止危险环境对机体进一步造成损害。
[0004]因此，针对上述问题，予以进一步改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供具有疼痛感知功能的柔性人造肌肉系统，其通过安装于人造肌肉本体外表层下方的感知传感模块对外界环境的影响源实时检测，从而处理模块判断影响源的对受影响区域的仿真疼痛程度，进而通过仿真疼痛程度对动作模块输出动作指令，最终使得距离受影响区域最近的动作单元进行躲避动作，防止影响源对人造肌肉本体进一步造成损坏。
[0006]为达到以上目的，本专利技术提供一种具有疼痛感知功能的柔性人造肌肉系统，用于使得人造肌肉本体具有仿真疼痛感知功能，包括人造肌肉本体(包括聚合物纤维、金属线与碳纳米管等材料)、处理模块、动作模块和感知传感模块，所述感知传感模块、所述处理模块和所述动作模块均安装于所述人造肌肉本体，其中：
[0007]所述感知传感模块在人造肌肉本体不同的区域均设有感知单元，每个所述感知单元内置于所述人造肌肉本体的外表层下方并且所述感知单元与所述处理模块连接，以使得安装有感知单元的受影响区域在受到影响源(包括施加压力、温度等)影响时被感知，从而感知单元将变化的实际感知数据传输到处理模块，进而所述处理模块将当前的实际感知数据与预设感知数据进行比对并且根据比对程度输出对应的仿真疼痛程度，当仿真疼痛程度达到阈值时，所述处理模块输出受影响区域的动作指令；
[0008]所述动作模块在人造肌肉本体不同的区域均设有动作单元(以人造手臂肌肉为例，可在肘关节、腕关节和手指关节处进行设置动作单元)，所述动作单元在接收到所述处理模块传输到的动作指令时进行躲避动作，从而使得人造肌肉本体的受影响区域远离影响源。
[0009]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述人造肌肉本体的外表层下方设有放置槽部并且所述感知单元放置于所述放置槽部，其中：
[0010]每个所述感知单元均设有对应匹配的位置信息并且存储于所述处理模块，当一所述感知单元所受到的影响被所述处理模块判断为仿真疼痛程度达到阈值时，所述处理模块根据当前感知单元的位置信息对距离当前感知单元最近的动作单元传输动作指令，进而使得动作单元根据动作指令进行相应程度的动作。
[0011]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，每个所述感知单元包括柔性本体和位于柔性本体的感知组件(优选通过碳纳米管油墨打印而成)，其中：
[0012]所述感知组件分布于(所述感知单元)安装的对应区域并且所述感知组件包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极之间包括若干依次连接的直线部分和弯折部分，从而对当前区域进行(最大程度的)覆盖；
[0013]所述第一电极和所述第二电极分别与所述处理模块连接，在初始阶段(优选为常温阶段的不受外力等因素影响的情况下)，所述处理模块将第一电极和第二电极之间检测获得的感知数据作为初始感知数据(优选为当前第一电极和第二电极之间的初始电阻值，碳纳米管油墨会对温度和压力等影响较为敏感，因此会随着环境的变化而进行阻值改变，进而被处理模块获得分析)，根据初始感知数据并且结合不同区域的仿真感知能力(人体每个部位的感知能力不同，例如，面对相同的压力，有些部位感知上更痛一些，所以为了人造肌肉的疼痛感知更加逼真，对不同区域设置预设感知数据时，加入仿真感知能力这一因素)将每个区域对应的预设感知数据划分为第一预设感知数据和第二预设感知数据；
[0014]如果受影响区域的实际感知数据与初始感知数据的绝对差值(对于温度而言，既有高温疼痛，也有低温疼痛，均需要躲避)小于第一预设感知数据，则所述处理模块输出第一仿真疼痛程度；
[0015]如果受影响区域的实际感知数据与初始感知数据的绝对差值位于第一预设感知数据和第二预设感知数据之间，则所述处理模块输出第二仿真疼痛程度；
[0016]如果受影响区域的实际感知数据与初始感知数据的绝对差值大于第二预设感知数据，则所述处理模块输出第三仿真疼痛程度。
[0017]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述处理模块对大于第一仿真疼痛程度判定为达到阈值，其中：
[0018]对于第一仿真疼痛程度，所述处理模块不对离受影响区域最接近的动作单元输出动作指令(对于没有达到第一仿真疼痛程度，就像微风，温水一样的感觉，对人造肌肉不会造成影响，因而不必通过动作单元进行躲避动作)；
[0019]对于第一仿真疼痛程度和第二仿真疼痛程度之间，所述处理模块对离受影响区域最接近的动作单元输出第一动作指令，进而使得动作单元执行第一躲避动作(对于达到第一仿真疼痛程度但是未达到第二仿真疼痛程度的，就像轻轻敲打，短时间内不会造成影响，但是还是需要躲避，躲避的速度不用很快)；
[0020]对于大于第二仿真疼痛程度，所述处理模块对离受影响区域最接近的动作单元输出第二动作指令，进而使得动作单元执行第二躲避动作(对于大于第二仿真疼痛程度的，就像直接烫水、冰水、燃烧或者高压等环境刺激一样，必须马上作出躲避动作，不然对人造肌肉本体在短时间内就会造成损坏)。
[0021]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，如果处理模块获得一传感单元的实际感知数据为0，则所述处理模块输出更换报警信息(说明该区域的感知组件发生断路，需
要进行更换，可以输出到后台管理系统进行提示)。
[0022]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，对于感知组件的制造具体实施为：
[0023]在第一体积(优选为100ml)的蒸馏水中按照重量比为1：3加入碳纳米管和活性剂(优选为硫酸钠盐)，以获得第一溶液；
[0024]通过超声仪对第一溶液进行超声处理10
‑
15分钟，以获得均匀的墨水混合物；
[0025]将墨水混合物注入打印机的空墨槽中进行打印，并且按照预设的打印形状在柔性本体上进行打印，进而获得感知组件。
[0026]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，打印机将墨水混合物打印到柔性本体上后通过微波组件进行微波固化，其中：
[0027]在微波组件中输入墨水混合物的成份组成以及各个成份的重量比，以使得微波组件输出对应匹配的波长，从而使得该波长只对当前的墨水混合物进行固化(而不会影响到柔性本体等其他组件)
附图说明
[0028]图1是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有疼痛感知功能的柔性人造肌肉系统，用于使得人造肌肉本体具有仿真疼痛感知功能，其特征在于，包括人造肌肉本体、处理模块、动作模块和感知传感模块，所述感知传感模块、所述处理模块和所述动作模块均安装于所述人造肌肉本体，其中：所述感知传感模块在人造肌肉本体不同的区域均设有感知单元，每个所述感知单元内置于所述人造肌肉本体的外表层下方并且所述感知单元与所述处理模块连接，以使得安装有感知单元的受影响区域在受到影响源影响时被感知，从而感知单元将变化的实际感知数据传输到处理模块，进而所述处理模块将当前的实际感知数据与预设感知数据进行比对并且根据比对程度输出对应的仿真疼痛程度，当仿真疼痛程度达到阈值时，所述处理模块输出受影响区域的动作指令；所述动作模块在人造肌肉本体不同的区域均设有动作单元，所述动作单元在接收到所述处理模块传输到的动作指令时进行躲避动作，从而使得人造肌肉本体的受影响区域远离影响源。2.根据权利要求1所述的一种具有疼痛感知功能的柔性人造肌肉系统，其特征在于，所述人造肌肉本体的外表层下方设有放置槽部并且所述感知单元放置于所述放置槽部，其中：每个所述感知单元均设有对应匹配的位置信息并且存储于所述处理模块，当一所述感知单元所受到的影响被所述处理模块判断为仿真疼痛程度达到阈值时，所述处理模块根据当前感知单元的位置信息对距离当前感知单元最近的动作单元传输动作指令，进而使得动作单元根据动作指令进行相应程度的动作。3.根据权利要求2所述的一种具有疼痛感知功能的柔性人造肌肉系统，其特征在于，每个所述感知单元包括柔性本体和位于柔性本体的感知组件，其中：所述感知组件分布于安装的对应区域并且所述感知组件包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极之间包括若干依次连接的直线部分和弯折部分，从而对当前区域进行覆盖；所述第一电极和所述第二电极分别与所述处理模块连接，在初始阶段，所述处理模块将第一电极和第二电极之间检测获得的感知数据作为初始感知数据，根据初始感知数据并且结合不同区域的仿真感知能力将每个区域对应的预...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立，刘凯，陈怡泽，
申请(专利权)人：涂中科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：