一种阵列式应力传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种阵列式应力传感器，包括基底以及设置在基底上的多根导电纤维束，多根导电纤维束之间纵横交叉叠放；每根导电纤维束均设有多个疏松结构，多根导电纤维束的多个疏松结构分别一一对应交叉叠放并形成多个应力传感单元。本实用新型专利技术具有多点测量、不易脱落、抗运动干扰、分辨率高、灵敏度高以及与现有纺织技术兼容的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列式应力传感器
本技术涉及传感器设备
，特别是涉及一种阵列式应力传感器。
技术介绍
随着穿戴式设备和人机交互技术的发展，人们逐渐探究肢体运动的内在规律，希望能够通过建立一系列的数据库，实现各种各样的仿生技术，从而使得人工智能得到进一步的发展。应力传感器作为机器人的“触觉器官”，它对于机器人实现物体的把握起到关键作用。要实现物体的精准把握并非仅靠单点触碰即可完成，而是通过一个非均匀受力面接触待测物体才能完成仿生动作。针对具有一定面积的阵列式应力传感器的研究则是仿生技术得以突破的关键之处。目前，大多数阵列式应力传感器多为多个传感单元进行平面上的排列，且每个传感单元相对独立，电极引线独立设置。若进行大面积铺设，则器件整体体积较大，引线复杂交错，从而导致成本较高，分辨率较低的问题。除此之外，大多数阵列式应力传感器多为硬性基底，难以实现与现有的纺织技术相兼容，形成穿戴式设备因此，技术一种能够多点测量、抗运动干扰、分辨率高且保证良好穿戴体验的阵列式应力传感器是智能可穿戴式电子产品发展的迫切需求。
技术实现思路
基于此，本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阵列式应力传感器，其具有多点测量、不易脱落、抗运动干扰、分辨率高、灵敏度高以及与现有纺织技术兼容的优点。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种阵列式应力传感器，包括基底以及设置在基底上的多根导电纤维束，多根导电纤维束之间纵横交叉叠放；每根导电纤维束均设有多个疏松结构，多根导电纤维束的多个疏松结构分别一一对应交叉叠放并形成多个应力传感单元。本技术的工作原理为：首先采用多根导电纤维丝组成具有疏松结构的导电纤维束，并通过设置多根导电纤维束的多个疏松结构分别一一对应交叉叠放并形成多个应力传感单元；其次，利用导电纤维束作为引线与外围电路实现电连接，使得电流流过具有疏松结构的应力传感单元；最后，在不同应力的作用下，具有疏松结构的每个应力传感单元的电阻分别有不同程度的下降，并且每个应力传感单元的电阻的变化率与所受外力的大小成对应关系，在撤外力后，每个应力传感单元可恢复到初始的电阻值。与现有技术相比，本技术所述的阵列式应力传感器利用具有疏松结构的导电纤维束来构建基于导电纤维丝的阵列式应力传感器。在该阵列式应力传感器中，每个应力传感单元在外应力的作用下会发生形变，导致每个应力传感单元分别有不同程度的电阻下降，通过测量每个应力传感单元电阻的变化率从而感应不同受力传感单元受到的力的大小，同时还利用了导电纤维本身的导电性，可充当导线无需要外加引线，每行或每列的传感单元可共用一个电极，从而降低器件的复杂性。另外，本技术的阵列式应力传感器的基底可以为柔性基底或硬性基底，这样既可以与现有纺织技术结合在一起作为一种新的可清洗且抗运动的传感器设备，又能够布置在硬性基底上作为一种更好的阵列式传感器。为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述每根导电纤维束两端分别与一导线连接，并通过该导线与外电路电连接。为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述每根导电纤维束的多个疏松结构依次等间距设置。为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述多个疏松结构均包括多根导电纤维丝，多根导电纤维丝之间存在多个空隙；每个应力传感单元表面的互相接触的导电纤维丝之间形成的导通电流通道的数量以及导电纤维丝之间的空隙随着外力的改变相应地发生改变。为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述导电纤维丝为碳、金属或导电高分子材料。为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述多根导电纤维束为八根，每根导电纤维束等间距分布有四个疏松结构，八根导电纤维束之间纵横交叉叠放并形成4*4阵列的16个应力传感单元。为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述基底为不导电材料。为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述基底为柔性基底或硬性基底。附图说明图1为本技术的阵列式应力传感器的结构示意图；图2为本技术的应力传感单元的结构示意图；图3为本技术的导电纤维束的结构示意图。具体实施方式为进一步说明各实施例，本技术提供有附图。这些附图为本技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域的普通技术人员应能理解其他可能得实施方式以及本技术的优点。请同时参阅图1至图3。本技术的阵列式应力传感器，其包括基底10以及设置在基底10上的多根导电纤维束20，多根导电纤维束20之间纵横交叉叠放；每根导电纤维束20均设有多个疏松结构30，多根导电纤维束20的多个疏松结构30分别一一对应交叉叠放并形成多个应力传感单元40，从而构成阵列式应力传感器。其中，每根导电纤维束20两端分别与一导线50连接，并通过该导线50与外电路电连接。另外，所述基底10为不导电材料，且所述基底10为柔性基底或硬性基底。具体地，所述多个疏松结构20均包括多根导电纤维丝21，多根导电纤维丝21之间存在多个空隙；每个应力传感单元40表面的互相接触的导电纤维丝21之间形成的导通电流通道的数量以及导电纤维丝21之间的空隙随着外力的改变相应地发生改变。其中，在应力的作用下，应力传感单元40中叠放的导电纤维丝21之间形成的导通电流通道的数量以及相互之间的空隙都随着应力的改变而有所变化。本实施例中，优选地，所述每根导电纤维束20的多个疏松结构30依次等间距设置。另外，所述多根导电纤维束20为八根，每根导电纤维束20等间距分布有四个疏松结构30，八根导电纤维束20之间纵横交叉叠放并形成4*4阵列的16个应力传感单元40。并且，所述导电纤维丝21为碳、金属或导电高分子材料。以下说明本技术的阵列式应力传感器的工作原理：在外力F1的作用下，本技术的阵列式应力传感器上的多个应力传感单元40分别受到不同的应力，每个应力传感单元40中叠放的导电纤维丝21的数量相应地随着外力的增大而增加，使得阵列式应力传感器的电阻值急剧减小；并且能够检测到不同区域的应力传感单元40各自的电阻值，并相应地反馈出外力的施加点以及施加力度值。其中，当外力F1继续增大至F2时，每个应力传感单元40中叠放的导电纤维丝21之间形成的导通电流通道的数量达到最大值；随着F2进一步加大，每个应力传感单元40中叠放的导电纤维丝21之间的空隙大小逐渐减小，使得相应的应力传感单元40的电阻值缓慢减小；当外力F2继续增大至F3时，每个应力传感单元40中叠放的导电纤维丝21之间的空隙大小及其形成的导通电流通道的数量已经为饱和值；即使外力仍在不断增大，但是柔性应力传感器的电阻已不再发生变化，达到饱和值；当外力撤走时，阵列式应力传感器的整体结构恢复至初始状态，电阻大小恢复至初始电阻值；其中，F1、F2、F3均为不同数值的外力值。以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对技术阵列式应力传感器范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列式应力传感器，其特征在于：包括基底以及设置在基底上的多根导电纤维束，多根导电纤维束之间纵横交叉叠放；每根导电纤维束均设有多个疏松结构，多根导电纤维束的多个疏松结构分别一一对应交叉叠放并形成多个应力传感单元。

【技术特征摘要】
1.一种阵列式应力传感器，其特征在于：包括基底以及设置在基底上的多根导电纤维束，多根导电纤维束之间纵横交叉叠放；每根导电纤维束均设有多个疏松结构，多根导电纤维束的多个疏松结构分别一一对应交叉叠放并形成多个应力传感单元。2.根据权利要求1所述的阵列式应力传感器，其特征在于：所述每根导电纤维束两端分别与一导线连接，并通过该导线与外电路电连接。3.根据权利要求1所述的阵列式应力传感器，其特征在于：所述每根导电纤维束的多个疏松结构依次等间距设置。4.根据权利要求3所述的阵列式应力传感器，其特征在于：所述多个疏松结构均包括多根导电纤维丝，多根导电纤维丝之间存在多个空隙；每...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗坚义，黄景诚，胡晓燕，梁宝文，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：新型
国别省市：广东,44