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CN109203518A - 一种塑型式机器人皮肤的设计方法 - Google Patents

一种塑型式机器人皮肤的设计方法 Download PDF

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CN109203518A
CN109203518A CN201810945524.6A CN201810945524A CN109203518A CN 109203518 A CN109203518 A CN 109203518A CN 201810945524 A CN201810945524 A CN 201810945524A CN 109203518 A CN109203518 A CN 109203518A
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胡明建
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/382—Automated fiber placement [AFP]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

一种塑型式机器人皮肤的设计方法，其技术领域是属于，化工，电路设计，智能计算等领域，其主要技术是，先设计一个人的模型，然后把石墨烯和发泡剂，倒入硅胶中，不停快速的搅拌，使石墨烯分布均匀，发泡均匀，把均匀发泡的硅胶涂在人的模型上，然后一层硅胶一层金属丝一层一层制成多层的人造皮肤，把温度传感器嵌入其中，并通过智能控制系统进行控制皮肤的各种感知。

Description

一种塑型式机器人皮肤的设计方法
技术领域
一种塑型式机器人皮肤的设计方法，其技术领域是属于，化工，电路设计，智能计算等领域，其主要技术是，先设计一个人的模型，然后把石墨烯和发泡剂，倒入硅胶中，不停快速的搅拌，使石墨烯分布均匀，发泡均匀，把均匀发泡的硅胶涂在人的模型上，然后一层硅胶一层金属丝一层一层制成多层的人造皮肤，把温度传感器嵌入其中，并通过智能控制系统进行控制皮肤的各种感知。
背景技术
现在全世界可以说非常热的研究，就是人工智能，人工智能最最重要的组成部分是机器人，就是通过仿生人类的方式，让机器人具有人一样的功能，皮肤是人类的最大面积的组织，因此要做一个防人机器人，皮肤的设计是直接关系到这个机器人像不像人的技术，现在的机器人根本就没有皮肤的设计，现在的一些机器人也使用一些普通的硅胶，这样制作成的机器人的皮肤不但十分重，并且没有感知，因此只能做做样子罢了，也有使用石蜡的，这样做成的皮肤十分的逼真，可是连碰一下也不可以，更不要说有感知了，也有的人在硅胶里安装很多不同传感器，让皮肤具有感知能力，但这一个个离散的传感器，不但安装麻烦，成本昂贵，由于不能均匀高密度的分配因此也不能实际使用，世界上有很多形形色色的设计，十分的多，可是由于各种各样的缺陷，使它们没有办法真正的使用到机器人上，因此有了本发明。
发明内容
世界上机器人形形色色，有各种各样的机器人，五花八门，有工业机器人，有仿生机器人，有防人机器人，大家十分关心的是机器人的运算能力和机器人的智能程度，没有十分的重视对于机器人来说，最大面积的组织外表皮肤系统，皮肤系统是有很多传感器组成的，它能感受外部的压力，温度的变化，还能保持体温，触觉能量变化，当然能感知物体的重量，形状，本发明就是设计这样神奇的皮肤，一种塑型式机器人皮肤的设计方法，其特征是，这种人造皮肤是通过以下步骤制成的，主要材料有如下这些，人型模型，硅胶，硅胶凝固剂，硅胶发泡剂，石墨烯，金属丝，集线器，和控制皮肤的智能控制系统，制作过程如下，起先把硅胶倒出，加入石墨烯，不停地搅拌，使之均匀，然后倒入凝固剂快速的搅拌使之均匀，然后倒入发泡剂，使硅胶变成泡沫状，接下来的是把这些硅胶泡沫均匀的铺在人型模型上，使之凝固，然后在这发泡的硅胶上铺上横向的金属丝，再重复上面的硅胶制作工艺，把制备成发泡的硅胶，铺在上一次制备的铺好金属丝的凝聚硅胶上，再铺上纵向金属丝，金属丝也可以设计为液体金属丝，通过3维打印上去，硅胶也可以通过3维打印，多次重复上面的工艺，铺成按照设计要求的N层，其中金属丝是这样分布的，第1层是横向，第2层必须是纵向，第3层横向，这样一层一层的铺上，金属丝之间的间隔是要根据设计的要求进行设计的，上一层和下一层之间的距离也是要根据设计要求设计的，最主要的是要根据智能控制系统的计算能力进行设计的，并且给这些皮肤安装温度传感器，这些温度传感器直接植入硅胶之中，把铺在中间的金属丝接出来，连接在集线器上，集线器和智能控制器系统连接，温度传感器也连接在集线器上，这样让智能控制系统可以扫描每一根金属丝和每一个温度传感器，当智能控制器系统扫描两条相邻的金属丝，或上下的金属丝，相邻金属丝的电压排列是一条正的，一条负的，这样就根据中间掺杂的石墨烯，进行导电，就能知道它的电阻，以后全是根据硅胶的变形，测量电阻的变化来实现机械皮肤的各种感觉，感知接触物质的大小，形状，重量，和各种参数，并且根据温度传感器的感知皮肤的温度，通过给金属丝通电，加热皮肤，和温度传感器结合保温皮肤，也可以根据温度的梯度差，了解接触物质的一些属性。
附图说明
图1代表一种塑型式机器人皮肤设计中一小块皮肤结构原理图，1代表硅胶的切片图，2代表气泡，3代表石墨烯，4.5.6代表是横向金属丝，7.8.9代表的是纵向金属丝，这里还有说明的横向金属丝和纵向金属丝之间是隔了一层硅胶的，这层硅胶的厚度是根据设计要求进行设计的，金属丝之间的间隔也是根据设计要求进行设计的，10代表温度传感器，这是要根据设计要求进行排列的。
实施方案
根据上面的设计方法，智能控制器系统不断的扫描相邻的金属丝和上下的金属丝，和温度传感器，由于硅胶内掺杂有石墨烯，并且硅胶是发泡状态，里面都是一些均匀的小孔，这样你轻轻一压这个硅胶，就会发生变形，这样的变形，就使硅胶里面的石墨烯的分布发生了变化，被压缩的部分石墨烯的密度变大，导致了电阻变小，因此通过扫描相邻的金属丝的电流变化，就知道那一部分被挤压，并且根据电流变化的大小知道被挤压的力的大小，由于是多层结构，因此有深度感，并且可以通过各挤压点的变化知道被挤压的面积，并且可以根据侧向被挤压的梯度，十分容易的算出皮肤受力的状态，这样就可以知道物质的形状和重量，并且可以通过给这些金属丝通上电，使这人造皮肤加热，像人一样具有温度，并在硅胶里埋一些温度传感器，这样这些人造皮肤就能感受到外部的温度变化，也可以感受到当这些皮肤和外界物质接触后，根据温度梯度的变化，就能感受到外物的各种属性。

Claims (1)

1.一种塑型式机器人皮肤的设计方法，其特征是，这种人造皮肤是通过以下步骤制成的，主要材料有如下这些，人型模型，硅胶，硅胶凝固剂，硅胶发泡剂，石墨烯，金属丝，集线器，和控制皮肤的智能控制系统，制作过程如下，起先把硅胶倒出，加入石墨烯，不停地搅拌，使之均匀，然后倒入凝固剂快速的搅拌使之均匀，然后倒入发泡剂，使硅胶变成泡沫状，接下来的是把这些硅胶泡沫均匀的铺在人型模型上，使之凝固，然后在这发泡的硅胶上铺上横向的金属丝，再重复上面的硅胶制作工艺，把制备成发泡的硅胶，铺在上一次制备的铺好金属丝的凝聚硅胶上，再铺上纵向金属丝，金属丝也可以设计为液体金属丝，通过3维打印上去，硅胶也可以通过3维打印，多次重复上面的工艺，铺成按照设计要求的N层，其中金属丝是这样分布的，第1层是横向，第2层必须是纵向，第3层横向，这样一层一层的铺上，金属丝之间的间隔是要根据设计的要求进行设计的，上一层和下一层之间的距离也是要根据设计要求设计的，最主要的是要根据智能控制系统的计算能力进行设计的，并且给这些皮肤安装温度传感器，这些温度传感器直接植入硅胶之中，把铺在中间的金属丝接出来，连接在集线器上，集线器和智能控制器系统连接，温度传感器也连接在集线器上，这样让智能控制系统可以扫描每一根金属丝和每一个温度传感器，当智能控制器系统扫描两条相邻的金属丝，或上下的金属丝，相邻金属丝的电压排列是一条正的，一条负的，这样就根据中间掺杂的石墨烯，进行导电，就能知道它的电阻，以后全是根据硅胶的变形，测量电阻的变化来实现机械皮肤的各种感觉，感知接触物质的大小，形状，重量，和各种参数，并且根据温度传感器的感知皮肤的温度，通过给金属丝通电，加热皮肤，和温度传感器结合保温皮肤，也可以根据温度的梯度差，了解接触物质的一些属性。
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