一种高灵敏五自由度阵列式触觉传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种高灵敏五自由度阵列式触觉传感器，它由三层印刷电路板和两层电介质层基于“三明治结构”堆叠而成，可独立感知作用于触觉传感器的正压力、剪切力和力矩。本发明专利技术将正压力感应层进行阵列式拓展，基于多层印制电路板技术与合理PCB布线布局设计，解决阵列印发的大量走线布线困难与诱发干扰问题，实现触觉传感器空间力高分辨率检测。本发明专利技术将触觉传感器的传感单元与检测电路集成于一体，消除导线传输过程产生的寄生电容，降低噪声影响，检测电路为传感器单元提供AD转换、有源屏蔽与数据交互。本发明专利技术的高灵敏五自由度传感器既能实现多自由度空间力的解耦测量，还实现了高空间分辨率的空间力分布信息检测，同时保证各维力的极高灵敏度检测。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏五自由度阵列式触觉传感器
本专利技术属于传感器
，涉及一种触觉传感器，尤其是一种基于电容传导方式的高灵敏五自由度阵列式触觉传感器。
技术介绍
目前机器人已广泛应用于工业自动化制造，并且它们的应用开始多样化，例如开发人形机器人以帮助人们进行日常活动，并协助人们执行诸如交换对象的任务。为了保证智能机器人能够安全地在未知非结构化的日常环境中工作，要求机器人获取周围环境对象的详细信息，而详细信息可通过不同感应源获取，如视觉和触觉。视觉反馈虽然已被广泛地用于机器人的定位和形状识别中，但其易受视线阻碍或灯光偏暗影响；相较之下，触觉反馈可为机器人提供力和接触信息，使其更易适应未知多样性的环境，如人类可依靠全身覆盖的皮肤感知系统接收大千世界的材质与形状信息，因此触觉传感器对于机器人系统与外部世界安全地交互并精确地操纵物体是至关重要的。为了应对各式各样的外界激励，机器人需要具备正压力、剪切力、扭矩和弯曲等各种信息的感知能力。目前在触觉传感器研究历程中，已然突破了三自由度力检测，实现六自由度力和力矩的检测。但就单个六自由度力和力矩触觉传感器而言，只局限于单接触点的检测，而忽略了整体接触区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高灵敏五自由度阵列式触觉传感器，其特征在于：由上至下，依次由上层印制电路板(11)、剪切电介质层(4)、中间层印刷电路板(12)、正向电介质层(8)和下层印刷电路板(13)组成，其中，所述的上层印制电路板(11)为双面板，上面板整体覆铜接地，作为传感器的上表面；下面板设置沿斜对角线呈横纵向对称分布的多对条状裸露电极，作为剪切力检测的接地极；所述的中间层印刷电路板(12)为四面板，上面板设置与所述上层印制电路板(11)下面板镜像的多对条状裸露电极，作为剪切力检测的感应极；下面板设置矩形裸露电极，作为正压力检测的感应极；所述的下层印制电路板(13)为双面板，上面板设置一大矩形裸露电极，作为...

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏五自由度阵列式触觉传感器，其特征在于：由上至下，依次由上层印制电路板(11)、剪切电介质层(4)、中间层印刷电路板(12)、正向电介质层(8)和下层印刷电路板(13)组成，其中，所述的上层印制电路板(11)为双面板，上面板整体覆铜接地，作为传感器的上表面；下面板设置沿斜对角线呈横纵向对称分布的多对条状裸露电极，作为剪切力检测的接地极；所述的中间层印刷电路板(12)为四面板，上面板设置与所述上层印制电路板(11)下面板镜像的多对条状裸露电极，作为剪切力检测的感应极；下面板设置矩形裸露电极，作为正压力检测的感应极；所述的下层印制电路板(13)为双面板，上面板设置一大矩形裸露电极，作为正压力检测的接地极；下面板整体覆铜接地，作为传感器的下表面；所述的剪切电介质层(4)和正向电介质层(8)作为传感器力敏感元件，为一层硅橡胶材质形成的矩形平膜片。2.根据权利要求1所述的一种高灵敏五自由度阵列式触觉传感器，其特征在于：所述的上层印制电路板(11)下面板和中间层印刷电路板(12)上面板设置的多对条状裸露电极为双叉指结构，且上下镜像的双叉指状电极在对齐上要求双叉指电极结构有小量的偏移，以在每两根相邻的电容极板之间产生一对差分信号，实现触觉传感器在剪切力方向的超高灵敏度检测；所述的双叉指状电极除设置电容极外，另增设有缘屏蔽电极，有源屏蔽电极与电容极交替分布，消除杂散电容干扰；所述的正向电介质层(8)为一层稀疏结构的硅像胶，剪切电介质层(4)为一层大剪切模...

【专利技术属性】
技术研发人员：楚中毅，苏琳，孙俊，宋婷，朱康武，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11