触觉传感器多采用压电式传感器来获取传感信号，但是压电传感器受限于其原理对于敏感的触觉动作无法捕捉。而且随着虚拟现实应用的需求的进步，对于触觉传感器所感知的信息要求更加苛刻，其中可穿戴、以及获得触觉接触面积等需求就是一个方面。如若可穿戴设备中的触觉传感器可感知触觉区域，即可对于设备的贴合状况以及设备的动作捕捉提供更为准确的信息。可以预想的是，当手部可穿戴设备可以捕捉手部握持区域信息时，可结合深度学习算法即可判断出使用者握持设备的姿态、动作、力度等一系列信息，在虚拟现实交互中可提供沉浸感更强烈的操作体验。

　　针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明首先提供一种摩擦发电单元，摩擦发电单元作为触觉传感器的电信号生成端，该摩擦发电单元解决了穿戴设备对传感器供电困难的技术问题。

　　所述发电单元，至少包括一组相对设置的一组摩擦片，所述摩擦片相对设置且之间设有空气间隔，当受外力作用时相对接触并摩擦，并在外力作用消失时，所述摩擦片在自身弹性作用下恢复相间隔的状态；所述摩擦片相对的表面涂设有不同材料制成的摩擦层，各所述摩擦层的背部分别涂设有由导电材料制成的电极层，同一组摩擦片的电极层之间连接信号处理电路；同一所述发电单元内，同时堆叠设置多组摩擦片，不同组摩擦片的相同极性的电极串联连接形成同一电极组，由同一电极组接入信号处理电路。

　　在上述或一些实施例中，各所述摩擦片还包括由回弹性材料制成的支撑层，所述电极层位于摩擦层和支撑层之间，所述支撑层与所述电极层固定连接。

　　在上述或一些实施例中，所述发电单元还包括位于各摩擦片中部的连接部，所述连接部的外周面设有由导电材料制成的第一导电环、第二导电环；所述第一、二导电环成圆柱状嵌入连接部，所述第一、二导电环包括导电触头，所述导电触头用于与同一极性的摩擦片导电接触，且各所导电接触头为多个且成环状间隔分布；所述第二导电环外套于第一导电环的外侧且之间由连接部部分形成绝缘材质，所述第二导电环与第一导电环的导电接触头交叉处，第二导电环成镂空状结构，被配置为第一导电环的导电接触头与第二导电环镂空处交叉相隔的结构，其形成交叉相隔的部分由连接部形成绝缘设置。

　　在上述或一些实施例中，所述发电单元还包括封装壳，所述封装壳形成摩擦片堆叠安装的空间，所述封装壳为一封闭的内部设有空间的结构，所述封装壳的中心处与连接部端部固定连接。

　　在上述或一些实施例中，各所述摩擦片中心处固定设有内圈，所述内圈与支撑层为同一种材料制成，且内圈两端面向两端处突出形成圆台状结构，所述电极层延伸通过内圈并位于内圈的内表面处，所述摩擦片通过内圈套接固定于所述连接部上，各所述摩擦片之间还套接有位于内圈之间的隔环。

　　在上述或一些实施例中，所述摩擦片包括多个成圆形阵列的长条状的摩擦凸起，所述摩擦凸起其为中部凸起两侧边下凹的结构，且相邻摩擦凸起的侧边相交形成凸出的棱边结构。

　　在上述或一些实施例中，所述摩擦片为圆片状结构，所述摩擦凸起紧邻成圆形阵列排布。

　　在上述或一些实施例中，所述摩擦片为圆片状结构，所述摩擦凸起紧邻成圆形阵列排布。

　　在上述或一些实施例中，所述封装壳内部填充干燥的惰性气体，如氮气、氦气等。

　　在上述或一些实施例中，所述摩擦层材料选择聚酰亚胺、聚对笨二甲酸乙二醇酯，所述电极层材料选择导电金属或非金属材料，如金、银、铜或导电石墨烯。

　　判断接触面区域的触觉传感器，以解决传统压电式触觉传感器存在的触觉灵敏度低、无法感知触觉区域面积的问题。

　　其技术方案是，首先包括一根据穿戴设备正投影面积区域建立的坐标系，所述坐标系至少覆盖穿戴设备一侧的表面，根据上述坐标系建立覆盖于穿戴设备表面虚拟坐标，该虚拟坐标存储于存储器中；还包括均匀排布于穿戴设备表面的多个发电单元，各发电单元成矩形阵列排布，各发电单元分别对应设有一地址存储器，所述地址存储器用于存储各发电单元位于坐标系的坐标值；还包括处理器单元，各发电单元产生电信号时，电信号首先经信号处理电路处理生成清晰的数字信号，该数字信号包括发电单元的坐标信息，包含坐标信息的数字信号经总线或其他通讯线路传输至处理器，由处理器将收到的坐标信息按照横坐标或纵坐标进行分类，相同横坐标或纵坐标的坐标值为一组，然后由处理器运行计算指令集，比较同一组内的纵坐标或横坐标值，将比较后得到的最小值和最大值所在的点进行记录；计算各坐标差值的加权平均数，加权平均数最小即为相邻最近点，逐一判断各点的最近点，连接最近点之间的连线即可形成接触面积区域。

　　在上述或一些实施例中，还包括与所述封装壳一体设置的传感面，所述传感面采用聚乙烯材料制成。

　　在上述或一些实施例中，所述存储器用于存储穿戴设备正投影面积区域建立的坐标系信息，包括设定精准度的坐标点信息；还用于存储运算指令集，所述指令集包括用于比较各坐标值的指令或指令集；所述存储器、处理器通过通讯总线或通讯线连接接口电路，所述接口电路与各所述发电单元电性连接；所述发电单元包括存储发电单元坐标值信息的地址存储器，还包括控制地址存储器的控制器、微型处理器、连接外部电路或设备的接口，上述地址存储器、控制器、微型处理器、连接外部电路或设备的接口可集成于同一芯片电路中，还包括与外部接口电性来接的信号处理电路，所述信号处理电路应当包括整流滤波电路、放大电路、数模转换电路，有发电单元产生的模拟信号经放大电路处理后再由整流率波电路形成单向电流，再经单向电流形成数字电路。

　　本方案在具体使用时，利用摩擦纳米发电机的工作原理，将穿戴设备中在穿戴式产生的微小机械能转化为电能，解决了传统传感器阵列结合穿戴设备时其供电线路庞杂安置困难的问题，可大幅度降低穿戴设备的体积，实现了传感器自供电的应用，而且为整个穿戴设备的供电提供了一种技术方案；另一方面本发明采用封闭时的发电单元结构，其内部惰性气体保持了摩擦片相对独立的使用环境，避免外部环境，如空气湿度等影响传感器的作用，实现传感器的可靠耐用；再次本发明的传感器单元，为了捕获灵敏度较高的触觉传感，采用多组摩擦片堆叠设计的思路，其采用相隔的膜片状结构，其更容易感知外部动作，而且摩擦片上的摩擦凸起一方面增加了其接触面积，另一方面与突出的棱边形成了类似增强摩擦片表面张力的结构，当摩擦片发生变形时更容易恢复保持摩擦片之间的间隔；对应的各摩擦片内圈处的凸出表面的连接环一方面保护了电极层使得电极层与第一、二导电环可靠接触，另一方面通过内圈与隔环实现对摩擦片之间距离的固定和调节。

　　以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

　　本领域普通技术人员将认识到的是，“上”、“下”、“外”、“内”等方位用语是针对于附图的描述用语，并不表示对所述权利要求限定的保护范围的限制。

　　发电单元400，包括三组相对设置的一组摩擦片401，每组摩擦片401相对设置且之间设有空气间隔，其空气间隔保持其接触-分离过程产生电荷，当受外力作用时各组的摩擦片401相对接触并摩擦，并在外力作用消失时，所述摩擦片401在自身弹性作用下恢复相间隔的状态，为了避免外界空气湿度影响其接触电荷的产生，发电单元400还包括封装壳409，封装壳409形成摩擦片401堆叠安装的空间，封装壳409为一封闭的内部设有空间的结构，且封装壳409内部填充干燥的惰性气体，如氮气、氦气；各摩擦片401相对的表面涂设有不同材料制成的摩擦层402，摩擦层402材料选择聚酰亚胺或聚对笨二甲酸乙二醇酯，同一组摩擦片401相对的摩擦层402选择材料不同，以便于形成电荷；各所述摩擦层402的背部分别涂设有由导电材料制成的电极层403，所述电极层403材料选择导电金属或非金属材料，了实现较小的阻抗，其中电极层403材料选择如金、银、铜或导电石墨烯，各所述摩擦片401还包括由回弹性材料制成的支撑层404，材料可选择聚乙烯等高回弹性材料，所述电极层403位于摩擦层402和支撑层404之间，所述支撑层404与所述电极层403固定连接，而且了便于电极层403的封装与保护，电极层403可采用真空溅射的方式形成镀层的电极层403。同一所述发电单元400内，同时堆叠设置多组摩擦片401，不同组摩擦片401的相同极性的电极串联连接形成同一电极组，由同一电极组接入信号处理电路418。所述信号处理电路418应当包括整流滤波电路、放大电路、数模转换电路，有发电单元400产生的模拟信号经放大电路处理后再由整流率波电路形成单向电流，单向电流经数模转换电路形成数字电信号。该数字电信号信息包括发电单元400的电信号信息也包含发电单元400的地址坐标信息。

　　在上述或一些实施例中，发电单元400还包括位于各摩擦片401中部的连接部405，连接部405采用与封装壳409体同种材料制成，连接部405的外周面设有由与电极层403同种的阻抗较小的导电材料制成的第一导电环406、第二导电环407；第一、二导电环成圆柱状嵌入连接部405，所述第一、二导电环包括导电触头408，所述导电触头408用于与同一极性的摩擦片401导电接触，且各所导电接触头为多个且成环状间隔分布；所述第二导电环407外套于第一导电环406的外侧且之间由连接部405部分形成绝缘材质，所述第二导电环407与第一导电环406的导电接触头交叉处，第二导电环407成镂空状结构，被配置为第一导电环406的导电接触头与第二导电环407镂空处交叉相隔的结构，其形成交叉相隔的部分由连接部405形成绝缘设置。

　　在上述或一些实施例中，各所述摩擦片401中心处固定设有内圈410，所述内圈410与支撑层404为同一种材料制成，且内圈410两端面向两端处突出形成圆台状结构，所述电极层403延伸通过内圈410并位于内圈410的内表面处，所述摩擦片401通过内圈410套接固定于所述连接部405上，各所述摩擦片401之间还套接有位于内圈410之间的隔环411。

　　在上述或一些实施例中，所述摩擦片401为圆片状结构，摩擦片401包括多个成圆形阵列的长条状的摩擦凸起412，各摩擦凸起412为中部凸起两侧边下凹的结构，且相邻摩擦凸起412的侧边相交形成凸出的棱边413结构，摩擦凸起412紧邻成圆形阵列排布，所述摩擦片401为圆片状结构，所述摩擦凸起412紧邻成圆形阵列排布。摩擦层402可采用砂纸打磨形成粗糙的表面，以增强其摩擦效果。

　　基于以上发电单元400，本发明还提供一种用于可判断触觉面积区域的传感器，首先包括一根据穿戴设备200，还包括与所述封装壳409一体设置的传感面，所述传感面采用聚乙烯材料制成，其中传感面覆盖于穿戴设备200表面，根据穿戴面的最大正投影面积区域建立的坐标系100，所述坐标系100至少覆盖穿戴设备200一侧的表面，以便于建立覆盖穿戴设备200表面的坐标系100，根据上述坐标系100建立覆盖于穿戴设备200表面虚拟坐标，该虚拟坐标的坐标值存储于存储器301中，上述过程相当于将穿戴设备200一表面形成虚拟的坐标点进行表达，上述坐标点形成的区域也即穿戴设备200表面的区域；在上述坐标的基础上，还包括均匀排布于穿戴设备200表面的多个发电单元400，各发电单元400成矩形阵列排布，各发电单元400分别对应设有一地址存储器414，所述地址存储器414用于存储各发电单元400位于坐标系100的坐标值；还包括处理器302单元，各发电单元400产生电信号时，电信号首先经信号处理电路418处理生成清晰的数字信号，该数字信号包括发电单元400的坐标信息，包含坐标信息的数字信号经总线或其他通讯线将收到的坐标信息按照横坐标或纵坐标进行分类，相同横坐标或纵坐标的坐标值为一组，然后由处理器302运行计算指令集，比较同一组内的纵坐标或横坐标值，将比较后得到的最小值和最大值所在的点进行记录；计算各坐标差值的加权平均数，加权平均数最小即为相邻最近点，逐一判断各点的最近点，连接最近点之间的连线即可形成接触面积区域。

　　在上述或一些实施例中，所述存储器301用于存储穿戴设备200正投影面积区域建立的坐标系100信息，包括设定精准度的坐标点信息；还用于存储运算指令集，所述指令集包括用于比较各坐标值的指令或指令集；所述存储器301、处理器302通过通讯总线或通讯线电性连接；所述发电单元400包括存储发电单元400坐标值信息的地址存储器414，还包括控制地址存储器414的控制器415、微型处理器416、连接外部电路或设备的接口417，上述地址存储器414、控制器415、微型处理器416、连接外部电路或设备的接口417可集成于同一芯片电路中，还包括与外部接口电性来接的信号处理电路418，所述信号处理电路418应当包括整流滤波电路、放大电路、数模转换电路，有发电单元400产生的模拟信号经放大电路处理后再由整流率波电路形成单向电流，再经数模转换电路将单向电流形成数字电路。

　　本方案在具体使用时，利用摩擦纳米发电机的工作原理，将穿戴设备200中在穿戴式产生的微小机械能转化为电能，解决了传统传感器阵列结合穿戴设备200时其供电线路庞杂安置困难的问题，可大幅度降低穿戴设备200的体积，实现了传感器自供电的应用，而且为整个穿戴设备200的供电提供了一种技术方案；另一方面本发明采用封闭时的发电单元400结构，其内部惰性气体保持了摩擦片401相对独立的使用环境，避免外部环境，如空气湿度等影响传感器的作用，实现传感器的可靠耐用；再次本发明的传感器单元，为了捕获灵敏度较高的触觉传感，采用多组摩擦片401堆叠设计的思路，其采用相隔的膜片状结构，其更容易感知外部动作，而且摩擦片401上的摩擦凸起412一方面增加了其接触面积，另一方面与突出的棱边413形成了类似增强摩擦片401表面张力的结构，当摩擦片401发生变形时更容易恢复保持摩擦片401之间的间隔；对应的各摩擦片401内圈410处的凸出表面的连接环一方面保护了电极层403使得电极层403与第一、二导电环可靠接触，另一方面通过内圈410与隔环411实现对摩擦片401之间距离的固定和调节。kaiyun开云kaiyun开云