【技术实现步骤摘要】
公开了集成传感器致动器和包括该集成传感器致动器的触觉交互系统。
技术介绍
1、尽管抓握物体、运输物体和使物体变形对于人类来说是容易的任务，但是使机器人执行这些任务需要相当大的努力。特别地，使用机器人在小规模内操纵精细物体需要良好设计的机械臂和复杂的集成感知和控制。为了抓握和操纵不同类型的物体，软机器人优于刚性机器人。为了设想这样的软机器人，必须先开发小型、精确和可控的软致动器。
技术实现思路
1、实施例提供了一种集成传感器致动器，该集成传感器致动器可以以低压操作、重量轻、便携，并且具有自感测功能以实时跟踪其操作状态。
2、另一实施例提供了一种触觉交互系统，该触觉交互系统包括集成传感器致动器，触觉交互系统可以允许根据用户的移动进行实时控制。
3、根据一个实施例的触觉交互系统包括：
4、感测手套，被构造为佩戴在用户的手上以检测用户的手的移动；
5、软抓握器，包括集成传感器致动器并且被构造为根据用户的手的移动来操作；
6、触觉装置，包括离子电活性聚合物(ieap)致动器并且向用户的手提供软抓握器的触觉反馈；以及
7、触觉接口，产生跟踪控制，跟踪控制使用户的手的移动与软抓握器的移动同步，并且从软抓握器与物体的物理接触产生触觉反馈信号。
8、集成传感器致动器可以包括ieap致动器和结合到ieap致动器的应变传感器。
9、ieap致动器和应变传感器中的至少一个被弹性体封装。
10、应变传
11、集成传感器致动器可以包括印刷在弹性体膜上的应变传感器和层压在应变传感器上的ieap致动器，其中，ieap致动器被弹性体密封。
12、ieap致动器可以包括彼此面对的一对柔性电极和置于一对柔性电极之间的聚合物电解质膜，其中，聚合物电解质膜可以包括聚合物和离子液体，聚合物包括由化学式1表示的结构单元：
13、化学式1
14、
15、其中，在化学式1中，
16、r1和r2可以均独立地为-oh、-cooh、-so3h、-po3h2、-nh2、咪唑基、-so2n(x1)so2cf3或-cn，其中，x1可以是氢或者取代或未取代的c1至c30烷基，并且
17、其中，r1和r2可以彼此相邻地定位。
18、化学式1可以由化学式1-1或化学式1-2表示：
19、化学式1-1
20、
21、化学式1-2
22、
23、其中，在化学式1-1和化学式1-2中，
24、r1和r2可以均独立地与化学式1中所定义的相同。
25、化学式1可以由化学式2表示：
26、化学式2
27、
28、离子液体可以包括阳离子液体、阴离子液体、中性液体或它们的组合。
29、阳离子液体可以包括咪唑鎓盐、吡咯烷鎓盐、哌啶鎓盐、烷基甲基咪唑鎓盐或它们的组合；
30、阴离子液体可以包括三氟乙酸盐([tfa]-)、三氟甲磺酸盐([cf3so3]-)、双(氟磺酰基)酰亚胺([n(so2f)2]-)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺([n(so2cf3)2]-)、二氰胺([n(cn)2]-)、四氰基硼酸盐([b(cn)4]-)、磷酸二氢盐([h2po4]-)、硫酸氢盐([hso4]-)或它们的组合；以及
31、中性液体可以包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓-双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺(emitfsi)、1-甲基-3-丙基咪唑鎓碘盐(pmii)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(emibf4)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐(emitf)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐(emihso4)、n-甲基-n-丁基吡咯烷鎓-双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(pyrtfsi)或它们的组合。
32、离子液体可以包括1:10至10:1的摩尔比的阳离子液体和阴离子液体的混合物。
33、一对柔性电极中的至少一个可以包括单壁碳纳米管(swcnt)电极、多壁碳纳米管(mwcnt)电极、pepot:pss(聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐)导电聚合物电极、金(au)电极、铂(pt)电极或它们的组合。
34、感测手套可以包括检测用户的手指的关节的移动的应变传感器。
35、包括在感测手套中的应变传感器可以包括共熔镓-铟(egain)合金。
36、触觉装置可以安装在用户的指尖上。
37、根据另一实施例的集成传感器致动器可以包括：应变传感器；弹性体膜，在应变传感器上；以及离子电活性聚合物(ieap)致动器，在弹性体膜上，其中，ieap致动器可以包括彼此面对的一对柔性电极和置于一对柔性电极之间的聚合物电解质膜，并且其中，聚合物电解质膜可以包括聚合物和离子液体，聚合物包括由化学式1表示的结构单元：
38、化学式1
39、
40、其中，在化学式1中，
41、r1和r2可以均独立地为-oh、-cooh、-so3h、-po3h2、-nh2、咪唑基、-so2n(x1)so2cf3或-cn，其中，x1可以是氢或者取代或未取代的c1至c30烷基，并且
42、其中，r1和r2可以彼此相邻地定位。
43、化学式1可以由化学式1-1或化学式1-2表示：
44、化学式1-1
45、
46、化学式1-2
47、
48、在化学式1-1和化学式1-2中，
49、r1和r2可以均独立地与化学式1中所定义的相同。
50、应变传感器可以包括共熔镓-铟(egain)合金。
51、化学式1可以由化学式2表示，并且离子液体可以包括1:10至10:1的摩尔比的阳离子液体和阴离子液体的混合物：
52、化学式2
53、
54、离子液体可以包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓(emim+)、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺(tfsi-)或它们的组合。
55、根据实施例的集成传感器致动器可以包括包含超离子聚合物电解质膜和软导电电极的离子电活性聚合物致动器，因此重量轻，但是可以在低压和高频率下表现出非常大的应变和力，此外，可以通过结合基于导电液体金属的应变传感器而具有自感测功能。此外，包括集成传感器致动器的触觉交互系统可以通过根据用户的手移动检测信号的集成传感器致动器来操作，并且可以通过包括跟踪操作轨迹的控制器和向用户反馈操作状态的触觉反馈装置，即使没有视觉信息，也能够通过触觉反馈提供关于交互的准确信息。根据实施例的集成传感器致动器和触觉交互系统可以有利地用于软机器人的领域中。
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1.一种触觉交互系统，所述触觉交互系统包括：
2.根据权利要求1所述的触觉交互系统，其中，所述集成传感器致动器包括离子电活性聚合物致动器和结合到所述集成传感器致动器的所述离子电活性聚合物致动器的应变传感器。
3.根据权利要求2所述的触觉交互系统，其中，所述集成传感器致动器的所述离子电活性聚合物致动器和所述应变传感器中的至少一个被弹性体封装。
4.根据权利要求2所述的触觉交互系统，其中，所述应变传感器包括共熔镓-铟合金。
5.根据权利要求1所述的触觉交互系统，其中，所述集成传感器致动器包括印刷在弹性体膜上的应变传感器和层压在所述应变传感器上的离子电活性聚合物致动器，其中，所述集成传感器致动器的所述离子电活性聚合物致动器被弹性体密封。
6.根据权利要求1所述的触觉交互系统，其中，所述离子电活性聚合物致动器包括彼此面对的一对柔性电极和置于所述一对柔性电极之间的聚合物电解质膜，其中，所述聚合物电解质膜包括聚合物和离子液体，所述聚合物包括由化学式1表示的结构单元：
7.根据权利要求6所述的触觉交互系统，其中，化学式1由
8.根据权利要求6所述的触觉交互系统，其中，化学式1由化学式2表示：
9.根据权利要求6所述的触觉交互系统，其中，所述离子液体包括阳离子液体、阴离子液体、中性液体或它们的组合。
10.根据权利要求9所述的触觉交互系统，其中，
11.根据权利要求9所述的触觉交互系统，其中，所述离子液体包括1:10至10:1的摩尔比的所述阳离子液体和所述阴离子液体的混合物。
12.根据权利要求6所述的触觉交互系统，其中，所述一对柔性电极中的至少一个包括单壁碳纳米管电极、多壁碳纳米管电极、聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐导电聚合物电极、金电极、铂电极或它们的组合。
13.根据权利要求1所述的触觉交互系统，其中，所述感测手套包括检测用户的手指的关节的移动的应变传感器。
14.根据权利要求13所述的触觉交互系统，其中，包括在所述感测手套中的所述应变传感器包括共熔镓-铟合金。
15.根据权利要求1所述的触觉交互系统，其中，所述触觉装置安装在用户的指尖上。
16.一种集成传感器致动器，所述集成传感器致动器包括：
17.根据权利要求16所述的集成传感器致动器，其中，化学式1由化学式1-1或化学式1-2表示：
18.根据权利要求16所述的集成传感器致动器，其中，所述应变传感器包括共熔镓-铟合金。
19.根据权利要求16所述的集成传感器致动器，其中，化学式1由化学式2表示，并且所述离子液体包括1:10至10:1的摩尔比的阳离子液体和阴离子液体的混合物：
20.根据权利要求16所述的集成传感器致动器，其中，所述离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺或它们的组合。
...【技术特征摘要】
1.一种触觉交互系统，所述触觉交互系统包括：
2.根据权利要求1所述的触觉交互系统，其中，所述集成传感器致动器包括离子电活性聚合物致动器和结合到所述集成传感器致动器的所述离子电活性聚合物致动器的应变传感器。
3.根据权利要求2所述的触觉交互系统，其中，所述集成传感器致动器的所述离子电活性聚合物致动器和所述应变传感器中的至少一个被弹性体封装。
4.根据权利要求2所述的触觉交互系统，其中，所述应变传感器包括共熔镓-铟合金。
5.根据权利要求1所述的触觉交互系统，其中，所述集成传感器致动器包括印刷在弹性体膜上的应变传感器和层压在所述应变传感器上的离子电活性聚合物致动器，其中，所述集成传感器致动器的所述离子电活性聚合物致动器被弹性体密封。
6.根据权利要求1所述的触觉交互系统，其中，所述离子电活性聚合物致动器包括彼此面对的一对柔性电极和置于所述一对柔性电极之间的聚合物电解质膜，其中，所述聚合物电解质膜包括聚合物和离子液体，所述聚合物包括由化学式1表示的结构单元：
7.根据权利要求6所述的触觉交互系统，其中，化学式1由化学式1-1或化学式1-2表示：
8.根据权利要求6所述的触觉交互系统，其中，化学式1由化学式2表示：
9.根据权利要求6所述的触觉交互系统，其中，所述离子液体包括阳离子液体、阴离子液体、中性液体或它们的组合。
10.根据权利要求9所述的触觉交互系统，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：朴文祯，朴勇来，朴明仙，咸铉成，
申请(专利权)人：浦项工科大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：
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