[0003] 本发明的目的在于提供一种基于软体臂的重叠光信号触觉传感系统及其触觉检测方法。
[0004] 本发明一种基于软体臂的重叠光信号触觉传感系统，包括软体臂执行机构、柔性电路层、发光二极管、光传感器和弹性光反射层。柔性电路层套置在软体臂执行机构的外侧。弹性光反射层套置在柔性电路层的外侧。弹性光反射层与柔性电路层之间留有间隙。柔性电路层和弹性光反射层均具有弹性。柔性电路层的外侧壁上安装有多个发光二极管和多个光传感器。
[0005] 作为优选，所述软体臂执行机构的内端固定在压力传感器上。
[0006] 作为优选，所述软体臂执行机构为气动可伸缩或弯曲的软体执行器。软体臂执行机构的内端设置有通气接口。通气接口通过通气管引出至外部气压源。
[0007] 作为优选，所述的柔性电路层上每个安装发光二极管或光传感器的位置均开设有导线孔。发光二极管和光传感器的供电线和信号线通过对应的导线孔引至柔性电路层与软体臂执行机构之间，并从柔性电路层内端引出。
[0008] 作为优选，所述的柔性电路层上每个安装发光二极管或光传感器的位置的周围均开设有多个定位孔。每个定位孔均对应一根弹性线。弹性线的内端与对应的发光二极管或光传感器的边缘处固定，外端穿过对应的定位孔，并设置有球节。球节卡在定位孔的内侧。
[0009] 作为优选，所述弹性光反射层的外侧壁不透光。
[0010] 该基于软体臂的重叠光信号触觉传感系统的触觉检测方法，具体步骤如下：
[0011] 步骤一、光传感器、发光二极管和压力传感器通电。进入触觉巡航工作模式。在触觉巡航工作模式下，所有发光二极管均发射相同光谱的光线。
[0012] 步骤二、当外部物体触碰弹性光反射层时，弹性光反射层被触碰的区域向内凹陷。弹性光反射层的形状变化使其内部光信号的传导也发生变化，影响部分光传感器接收光信号产生相应变化。根据各光传感器接收到光信号的变化确定包含接触点位置的疑似区域。
之后，在疑似区域内的各发光二极管各自发射不同光谱的光线；根据各光传感器接收到的不同光谱的光信号强度，计算出接触点位置。同时，结合压力传感器检测到的压力大小和接触点位置，计算出接触点受到的压力大小。
[0013] 作为优选，所述疑似区域的确定方法如下：取各光传感器中检测到的光强度变化最大的光传感器作为疑似中心。取以疑似中心为中心点的预设大小的范围作为疑似区域。
[0014] 作为优选，所述的疑似区域根据经训练的神经网络来确定。该神经网络以各光传感器检测到的光强度差值为输入。
[0015] 作为优选，在疑似区域中确定接触点位置的方式通过神经网络来实现。该神经网络具体采用五个隐藏层的多任务神经网络。每个隐藏层均使用批处理规范化和ReLU激活函数。前三个隐藏层在两个任务之间共享。后两个隐藏层为输出层。该多任务神经网络使用均方误差作为损失函数，在ADAM optimizer下进行400个阶段的训练，批大小为128，初始学习率为0.001，经过200个阶段后下降到0.0001。
[0016] 本发明具有的有益效果是：
[0017] 1、本发明在软体机器人的内侧形成光信号网络，通过软体机器人触碰外部物体发生的变形来使得光信号网络发生变化，从而检测出被触碰的位置，形成触觉传感系统可以应用到软体机器人上，克服软体机器人在传感器应用上面临的可伸缩性的限制等。
[0018] 2、本发明配合压力传感器，在采集到接触位置之后，利用终端计算机依据力学原理计算接触位置受到的压力大小。
[0019] 3、本发明提供重叠光信号方法进行触觉传感，即单个光传感器接收到单个发光二2
极管的光信号为一个信号单元，因此存在n个信号单元，能够有效提高触觉传感器的精度。
[0020] 4、本发明提供一种弹性线设计方法，在柔性电路层变形的情况下，依旧限制电子元器件之间的相对移动，提高触觉传感在软体机器人上的可行性与传感精度。
[0021] 5、本发明分别利用了同一光谱重叠光信号光量的变化和不同光谱重叠光信号，进行两次定位，使定位更精确，既避免了同一光谱重叠光信号光量的变化而产生的定位范围太广，也避免了大范围不同光谱重叠光信号识别中存在的光传感器光谱识别误差。
