一种基于电子皮肤的便携式展示装置的制作方法

1.本发明涉及电子皮肤领域，特别涉及一种基于电子皮肤的便携式展示装置。


背景技术：

2.电子皮肤是一种用于检测接近导体的传感装置，其可被应用于机械臂上，以通过电子皮肤判断其行进路线上是否存在物体，从而达到避障的目的。
3.电子皮肤通常包括有检测电路板和电极，电极设置在机械臂的表面，机械臂运动时若碰到障碍物靠近，障碍物将与电极构成电容，检测电路板可根据电容变化判断障碍物与机械臂的接近程度。当接近程度达到预设距离时，机械臂将相对障碍物后退，避免与障碍物发生碰撞。
4.然而，若要展示电子皮肤的距离检测功能，则需将其设置于机械臂上，以通过机械臂的移动进行展示。但是，由于机械臂较为庞大，因此不方便携带外出，也就不方便在外展示电子皮肤的距离检测功能。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提出一种基于电子皮肤的便携式展示装置，旨在解决现有的电子皮肤不方便携带外出并进行展示的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提出一种基于电子皮肤的便携式展示装置，包括外壳，外壳上设有主控板、检测电路板、发光装置和电极，主控板分别与检测电路板和发光装置电连接，发光装置能够通过灯光变化表征电极与接近导体的接近程度，检测电路板还与电极电连接；
7.电极能够与接近的导体构成电容，并将用于表征电容或其变化量的电信号传输至检测电路板，检测电路板利用电极与接近导体之间的电容或其变化检测电极与接近导体之间的距离或其变化，得到表征电极与接近导体之间的距离或其变化的电信号。
8.其中，外壳具有开口，电极为设于开口处的导电玻璃，发光装置位于导电玻璃与外壳所围合的空间内。
9.其中，外壳具有开口，电极设于开口处，发光装置位于外壳的外部。
10.其中，外壳为非导体，外壳内设有若干分布于各个方向的电极，发光装置设于外壳的外部。
11.其中，外壳为非导体且其至少一侧壁透光，外壳内设有若干分布于各个方向的电极，发光装置设于外壳的内部。
12.其中，外壳为透光壳体，外壳的外侧壁上设有若干分布于各个方向的电极，发光装置设于外壳的内部。
13.其中，基于电子皮肤的便携式展示装置还包括设于外壳上且与主控板电连接的发声装置，发声装置能够通过音量变化表征电极与接近导体的接近程度或通过语音播报电极与接近导体的接近程度。
14.其中，基于电子皮肤的便携式展示装置还包括设于外壳上且与主控板电连接的显示装置，显示装置能够通过动画显示电极与导体的接近程度或通过数值显示电极与导体的接近程度。
15.其中，外壳具有开口，电极为设于开口处的导电玻璃，显示装置包括设于导电玻璃内侧的显示屏，发光装置位于导电玻璃与外壳所围合的空间内。
16.其中，基于电子皮肤的便携式展示装置还包括设于外壳上的充电电池和充电接口，充电接口与充电电池电连接。
17.与现有技术相比，本发明实施例的有益技术效果在于：
18.本发明所提出的基于电子皮肤的便携式展示装置，当障碍物(接近导体)靠近电子皮肤时，电极与障碍物所构成的电容会发生变化，该电容变化将被传输至检测电路板，检测电路板根据电容变化可得到表征电极与障碍物距离的电信号，该电信号将被发送给主控板，再由主控板据此控制发光装置的灯光变化，灯光变化可以是颜色变化，也可以是明暗变化，还可以是闪烁频率的变化。也即：通过灯光变化即可展示电子皮肤的功能，而无需携带机械臂外出进行展示，并且主控板、检测电路板、电极和发光装置等部件均设置在外壳内，相较于机械臂要轻巧许多，因此十分方便外出展示携带。
附图说明
19.图1为本发明一实施例中的基于电子皮肤的便携式展示装置的结构示意图；
20.图2为本发明一实施例中的基于电子皮肤的便携式展示装置的结构示意图；
21.图3为图2所述的基于电子皮肤的便携式展示装置的爆炸结构示意图；
22.图4为本发明一实施例中的基于电子皮肤的便携式展示装置的爆炸结构示意图；
23.图5为本发明一实施例中的基于电子皮肤的便携式展示装置的结构示意图；
24.图6为本发明一实施例中的基于电子皮肤的便携式展示装置的结构示意图；
25.图7为本发明一实施例中的基于电子皮肤的便携式展示装置的结构示意图；
26.图8为本发明一实施例中的基于电子皮肤的便携式展示装置的结构示意图；
27.图9为本发明一实施例中的基于电子皮肤的便携式展示装置的结构示意图。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
29.本发明的实施方式整体涉及一种利用自电容感应原理(互电容感应原理亦可应用本发明的技术方案)对与其接近或接触的导体进行接近程度感测的基于电子皮肤的便携式展示装置，该基于电子皮肤的便携式展示装置可通过灯光进行展示，而无需配合机械臂进行展示，十分方便外出携带并展示。
30.请参见图1，本发明所提出的基于电子皮肤的便携式展示装置包括有外壳10和设于外壳10上的主控板20、检测电路板30、发光装置40和电极50，电极50能够与接近导体构成
电容(空气为绝缘介质)，在接近导体逐渐靠近时，电极50与接近导体所构成的电容会不断发生变化，检测电路板30可通过电容变化得到用于表征接近导体与电极50之间的距离变化。
31.检测电路板30与主控板20电连接，检测电路板30会将用于表征距离或其变化的电信号传输给主控板20，主控板20可根据此电信号控制发光装置40的灯光变化，发光装置40具体可以是led灯，比如灯光颜色、灯光明暗、灯光闪烁频率等，以通过灯光变化反馈接近导体与电极50之间的距离变化。
32.应用场景一(灯光颜色变化)：
33.接近导体朝向电极50靠近，当接近导体进入电极50的感测范围后，接近导体将与电极50构成电容。而后在接近导体逐渐靠近的过程中，相当于是电容的两个极板之间的距离d逐渐减小(c＝εs/4πkd)，因此接近导体与电极50所构成电容的电容c会逐渐变大，通过电容c的变化可反映接近导体与电极50之间的距离变化。
34.检测电路板30将得到的用于表征距离或其变化的电信号传输给主控板20，主控板20可据此电信号控制发光装置40的颜色变化，通过不同颜色的灯光反应接近导体与电极50的距离。示例：发光装置40具有七种颜色变化，七种颜色分别为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，红色表示接近导体刚进入电极50的感测范围，紫色表示接近导体与电极50的距离已达到最小，而橙、黄、绿、青、蓝则表示接近导体与电极50的距离逐渐变小。
35.更为具体的，在接近导体逐渐靠近电极50的过程中，当发光装置40的灯光为红色时，则表示接近导体刚进入电极50的感测范围，若接近导体继续朝向电极50靠近，则发光装置40的灯光会先由红色变为橙色，再由橙色变为黄色，然后由黄色变为绿色，绿色再变为青色，青色再变为蓝色，而当发光装置40的灯光变为紫色时，则表示接近导体与电极50的距离已为最小，若接近导体再朝向电极50移动，其将与电极50发生碰撞。
36.应用场景二(灯光明暗变化)：
37.接近导体朝向电极50靠近，当接近导体进入电极50的感测范围后，接近导体将与电极50构成电容。而后在接近导体逐渐靠近的过程中，相当于是电容的两个极板之间的距离d逐渐减小(c＝εs/4πkd)，因此接近导体与电极50所构成电容的电容c会逐渐变大，通过电容c的变化可反映接近导体与电极50之间的距离变化。
38.检测电路板30将得到的用于表征距离或其变化的电信号传输给主控板20，主控板20可据此电信号控制发光装置40的明暗变化，通过不同亮度的灯光反应接近导体与电极50的距离。示例：发光装置40的灯光越暗，则表示接近导体与电极50的距离越大，发光装置40的灯光越亮，则表示接近导体与电极50的距离越小；或者，发光装置40的灯光越亮，则表示接近导体与电极50的距离越大，发光装置40的灯光越暗，则表示接近导体与电极50的距离越小。
39.更为具体的，假定灯光越暗，接近导体与电极50的距离越大，灯光越亮，接近导体与电极50的距离越小。在接近导体逐渐靠近电极50的过程中，当接近导体刚进入电极50的感测范围时，发光装置40的灯光将亮起，但此时的灯光较为微弱，若接近导体继续朝向电极50靠近，则发光装置40的灯光将逐渐变亮，当发光装置40的灯光的亮度不再变化时，则表示接近导体与电极50之间的距离很近，若接近导体再朝向电极50移动，其将与电极50发生碰撞。
40.应用场景三(灯光闪烁频率变化)：
41.接近导体朝向电极50靠近，当接近导体进入电极50的感测范围后，接近导体将与电极50构成电容。而后在接近导体逐渐靠近的过程中，相当于是电容的两个极板之间的距离d逐渐减小(c＝εs/4πkd)，因此接近导体与电极50所构成电容的电容c会逐渐变大，通过电容c的变化可反映接近导体与电极50之间的距离变化。
42.检测电路板30将得到的用于表征距离或其变化的电信号传输给主控板20，主控板20可据此电信号控制发光装置40的灯光闪烁频率，通过灯光的不同闪烁频率反应接近导体与电极50的距离。示例：发光装置40的灯光闪烁频率越低，则表示接近导体与电极50的距离越大，发光装置40的灯光闪烁频率越高，则表示接近导体与电极50的距离越小；或者，发光装置40的灯光闪烁频率越高，则表示接近导体与电极50的距离越大，发光装置40的灯光闪烁频率越低，则表示接近导体与电极50的距离越小。
43.更为具体的，假定发光装置40的灯光闪烁频率越低，接近导体与电极50的距离越大，发光装置40的灯光闪烁频率越高，接近导体与电极50的距离越小。在接近导体逐渐靠近电极50的过程中，当接近导体刚进入电极50的感测范围时，发光装置40亮起并开始闪烁，但此时的闪烁频率较低，比如在1秒内闪烁1次。若接近导体继续朝向电极50靠近，则发光装置40的灯光闪烁频率将逐渐变高，比如变化为1秒内闪烁2次，而后变化为1秒内闪烁3次，再然后变化1秒内闪烁4次。当发光装置40的灯光闪烁频率稳定不变时，则表示接近导体与电极50的距离很近，若接近导体再朝向电极50移动，其将与电极50发生碰撞。
44.本发明所提出的基于电子皮肤的便携式展示装置，其体积小巧，重量较轻，通电即用，外出携带十分方便，并且其通过灯光变化展示电子皮肤的功能，而无需携带机械臂以配合电子皮肤展示功能。
45.请参见图2
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3，图2
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3为一实施例中的基于电子皮肤的便携式展示装置的结构示意图，该基于电子皮肤的便携式展示装置包括外壳10，外壳10包括有面框11和底盖12，外壳的顶部构造有开口13，电极50为导电玻璃并设于开口处，导电玻璃具体可以为氧化铟锡(ito)导电玻璃，发光装置40位于导电玻璃与外壳10所围合的空间内。由于导电玻璃为透明态，因此位于导电玻璃下方的发光装置40所发出的灯光将透过导电玻璃并经开口13出射于外壳10的外部，如此便可通过灯光变化展示电子皮肤的功能。发光装置40设置在外壳10的内部并位于导电玻璃的下方，其具体可设置在外壳10的四周侧壁上，也可设置在外壳10的底部，作为优选，发光装置40的出光口朝向导电玻璃和开口13，以使得发光装置40所发出的光能够全部出射于外壳10的外部，保证用户能够较为清晰的观察到灯光变化。
46.请参见图4，在一些实施例中，本发明所提出的外壳10具有开口，电极50也设于开口处，但发光装置40位于外壳10的外部。电极50在感测到接近导体后，检测电路板将用于表征距离或其变化的电信号传输给主控板20，由主控板据此电信号控制发光装置40的灯光变化，具体灯光变化请参见前述所记载的有关内容。发光装置40设置在外壳10的外部，用户能够较为直接的观察到发光装置40的灯光变化，从而据此了解电子皮肤的功能。发光装置40可以设置在外壳的顶部，也可以设置在外壳10的四周侧壁上，还可以独立于外壳10存在，当需要展示电子皮肤时，通过接线的方式将发光装置40与主控板20电连接。具体的，可以在主控板20上设置一个接口，该接口显露于外壳10的一侧，以供发光装置40与其电连接。
47.请参见图5，在一些实施例中，外壳10为非导体，外壳10内设有若干分布于各个方
向的电极50，发光装置40设于外壳10的外部。接近导体在靠近电极50时，由于外壳10为非导体，因此接近导体仍将与设于外壳10内部的电极50构成电容，通过电容的变化能够表征接近导体与电极50的距离变化，而后再通过发光装置40的灯光变化进行展示。外壳10内设有若干分布于各个方向的电极50，分布于不同方向的电极50能够感测到不同方向的接近导体的靠近，如此，展示电子皮肤时可从任意方向靠近电极50，而无需朝特定方向靠近。
48.请参见图6，在一些实施例中，外壳10为非导体且其至少一侧壁透光，外壳10内设有若干分布于各个方向的电极50，发光装置设于外壳10的内部。接近导体在靠近电极50时，由于外壳10为非导体，因此接近导体仍将与设于外壳10内部的电极50构成电容，通过电容的变化能够表征接近导体与电极50的距离变化，而后再通过发光装置40的灯光变化进行展示。当电极50感测到有接近导体靠近时，位于外壳10内的发光装置40亮起，发光装置40的灯光将通过透光侧壁出射于外壳10的外部，若接近导体继续靠近电极50，则发光装置40的灯光会发生变化，灯光变化也将通过透光侧壁显示于外壳10的外部。外壳10内设有若干分布于各个方向的电极50，分布于不同方向的电极50能够感测到不同方向的接近导体的靠近，如此，展示电子皮肤时可从任意方向靠近电极50，而无需朝特定方向靠近。
49.请参见图7，在一些实施例中，本发明所提出的外壳10为透光壳体，外壳10的外侧壁上设有若干分布于各个方向的电极50，发光装置40设于外壳10的内部。外壳10内设有若干分布于各个方向的电极50，分布于不同方向的电极50能够感测到不同方向的接近导体的靠近，如此，展示电子皮肤时可从任意方向靠近电极50，而无需朝特定方向靠近。当接近导体靠近电极50时，设置于外壳10外部的电极50将感测到接近导体的靠近，而后发光装置40亮起并发生变化，发光装置40的灯光将透过外壳10出射于外部，使得用户能够观察到发光装置40的灯光变化，从而达到展示电子皮肤功能的目的。
50.请参见图8，在一些实施例中，本发明所提出的基于电子皮肤的便携式展示装置还可通过声音变化/语音播报展示电子皮肤的感测功能。在接近导体靠近电极50时，发声装置60将发出不同音量的提示音，或者直接通过语音实时播报接近导体与电极50的接近程度。示例：音量越大，则表示接近导体与电极50的距离越小，音量越小，则表示接近导体与电极50的距离越大；或者，音量越小，则表示接近导体与电极50的距离越小，音量越大，则表示接近导体与电极50的距离越大。
51.更为具体的，假定音量越大，接近导体与电极50的距离越小，音量越小，接近导体与电极50的距离越大。当接近导体刚进入电极50的感测范围时，发声装置60将开始发声，但声音较小，而当接近导体进一步靠近电极50时，发声装置60的所发出的声音信号将逐渐增大，直至声音信号增大至不再变化时，则表示接近导体与电极50的距离很近，若接近导体再朝向电极50移动，其将与电极50发生碰撞。
52.或者，当接近导体刚进入电极50的感测范围时，发声装置50开始播报接近导体与电极50的距离，在接近导体逐渐靠近电极50的过程中，发声装置50将实时播报接近导体与电极50的距离，如此则可展示电子皮肤的感测功能。
53.进一步的，本发明所提出的发光装置40与发声装置60可择一使用，比如在外壳10上设置一个选择按钮，通过该按钮可选择通过灯光变化展示电子皮肤功能，或者通过声音变化/语音播报展示电子皮肤功能。当然，也可同时通过发光装置40与发声装置60进行展示，具体的，发光装置40无论是采用颜色变化，还是明暗变化，或者是闪烁频率变化，在接近
导体无限接近电极50时，由于需要人眼进行观察，比如观察颜色是否变化到上述所提及的紫色，观察灯光零度是否变化到最大亮度且不再变化，观察灯光的闪烁频率是否变化到闪烁最为频繁且不再变化，因此很难准确的判断出接近导体已经处于很接近电极50的状态。此时，则可通过发声装置60所发出的声音进行语音提示，比如可以是警报声。此外，还可通过灯光和语音播报相结合的方式，对电子皮肤的功能进行展示，包括但不限于此，任何可实现的方式均属于本发明的技术方案，在此不做限制。
54.请参见图9，在一些实施例中，本发明所提出的基于电子皮肤的便携式展示装置还可通过动画显示展示电子皮肤的感测功能。在接近导体靠近电极50时，显示装置70上将显示出动画，比如马儿奔跑的动画，示例：马儿奔跑越快，则表示接近导体与电极50的距离越小，马儿奔跑越慢，则表示接近导体与电极50的距离越大；或者，马儿奔跑越慢，则表示接近导体与电极50的距离越小，马儿奔跑越快，则表示接近导体与电极50的距离越大。或者，显示装置70上显示接近导体与电极50的距离值，通过距离值直接展示电子皮肤的感测功能。
55.以马儿奔跑的动画作为展示，假定马儿奔跑越快，接近导体与电极50的距离越小，马儿奔跑越慢，接近导体与电极50的距离越大。当接近导体刚进入电极50的感测范围时，显示装置70上将显示出马儿奔跑的动画，但此时马儿奔跑较慢，而当接近导体进一步靠近电极50时，显示装置70上的马儿奔跑速度逐渐加快，直至马儿奔跑速度不再变化时，则表示接近导体与电极50的距离很近，若接近导体再朝向电极50移动，其将与电极50发生碰撞。
56.同上所述，本发明所提出的显示装置70可与发光装置40择一使用，也可同时使用，择一使用时可通过外壳10上设置的选择按钮进行选择。进一步的，本发明所提出的发光装置40、发声装置60、显示装置70也可同时使用，或者两两结合使用，本领域技术人员可根据本发明方案进行组合使用，在此不做限制。
57.在一些实施例中，请参见图3
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4，上述所提及的显示装置90包括设于导电玻璃内侧的显示屏91，由于电极50为设于开口13处的导电玻璃，因此显示屏91上所显示出的动画和/或数值将透过导电玻璃被用户所观察到，而发光装置40则设置于导电玻璃与外壳10所围合的空间内。同前所述，发光装置40与显示屏91可择一使用，既可通过发光装置40展示电子皮肤的感测功能，也可通过显示屏91展示电子皮肤的感测功能，还可同时通过发光装置40与显示屏91进行展示。
58.在一些实施例中，请参见图3
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4，本发明所提出的基于电子皮肤的便携式展示装置还包括设于外壳10上充电电池80和充电接口90，充电接口90与充电电池80电连接。充电接口90用于与外部电源电连接，具体可通过电源适配器进行供电，也可通过数据线给充电电池80充电，使用时再将数据线拔下即可，当然也可不必将数据线拔下，可一边充电一边使用。
59.以上的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。