一种柔性应变可拉伸传感器以及智能手套制造技术

本实用新型专利技术公开了一种柔性应变可拉伸传感器以及智能手套，以解决现有硬质刚性传感器制作成本过高，穿戴舒适性、贴合性较差，对人手动作阻碍性较高等问题。本实用新型专利技术中柔性应变可拉伸传感器基于碳纳米管制作而成，其具有高稳定和超灵敏的优点，智能手套采用上述柔性应变可拉伸传感器，并通过改变传感器的外部结构，增加了传感器自身的响应度，使得传感信号的特征得到了较大增强，使得手势识别更加细致和精确；另外，由传感器同一端部进行引线，避免了引线复杂问题，降低了运动过程中导线位移对传感信号造成的干扰。本实用新型专利技术还改进了导线与柔性传感器之间的刚柔互连的问题，避免了导线在手指运动中对柔性传感器上的导电敏感材料分布造成影响。料分布造成影响。料分布造成影响。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性应变可拉伸传感器以及智能手套


[0001]本技术属于可穿戴智能柔性电子
，尤其涉及一种柔性应变可拉伸传感器，以及采用所述柔性应变可拉伸传感器的柔性智能手套。

技术介绍

[0002]近年来，柔性可穿戴电子蓬勃发展，预示着人机交互的新一轮革命，自然的、符合人类习惯的人机交互方式受到了人们的偏爱。智能手套作为一种直观的人机交互方式在过去的40年里一直不断地研究发展，以支持基于手和手指运动的人机交互。
[0003]但传统的智能手套设计大多笨重、复杂，集成的传感器多为硬质IMU传感器，制作成本过高，穿戴时舒适性、贴合性都很差，而且对人手动作的阻碍性较高，限制了人手本身的自由度、灵活度。因此，有必要开发具有优异机械柔性和拉伸性的柔性人机接口。
[0004]为了解决上述问题，现有技术中曾提出一些利用柔性传感器制作而成的智能手套。
[0005]专利文献1公开了一种柔性智能手套，该文献中是通过在手部关节处设置柔性应变传感器设计而成的柔性智能手套，然而该柔性智能手套在使用中存在如下问题：
[0006]专利文献1提及的柔性应变传感器为电阻式柔性应变传感器，其存在信号抖动、基线漂移、不稳定的问题，出现这个问题的原因是，柔性应变传感器的基底是软材料，软材料在拉伸过程中会存在恢复滞后性，对柔性应变传感器检测到的数值造成影响。
[0007]另外，专利文献1设计的柔性智能手套，其在每个指关节上均会设置一块柔性应变传感器，手指上方密集缠绕的导线同样会对人手动作造成较大的限制。
[0008]此外，专利文献1也没有考虑智能手套的引线问题。该文献中公开的柔性传感器需要从指套的两端引线，与指尖侧传感器相连的导线难以避免地要附着在人的手指上，并需要从指关节上延伸过去，密集缠绕的导线影响了手指的弯曲，且导线的位移也可能会对柔性应变传感信号造成干扰。出现这个问题的原因主要是传感器与导线的连接点一般都在传感器两头，那么与靠近指尖侧相连的导线会缠绕在手指周围，对手指运动造成影响。
[0009]专利文献2公开了一种可穿戴智能手套，该文献采用的柔软导线或者软排线，但都没有提到硬质导线和柔性传感器连接问题。如果柔性传感器和导线不能可靠地连接在一起，那么采集到的电信号会受到手指运动时导线和柔性传感器连接处较大的噪声影响。出现这个问题的原因是，刚柔互连处若不够稳定可靠，在整个手指运动过程中，柔软导线或排线裸露在外的铜芯都会因为运动或者摩擦产生电荷，对真实的测量值造成较大影响。
[0010]专利文献3公开了一种智能手套，该文献没有考虑智能手套采集模块的安装放置问题，而是将大多将采集模块集成在手套上面，在人手动作过程中，采集模块可能会对穿戴者造成负担，穿戴体验较差，而且采集模块和手套集成在一起显得手套较为臃肿，穿戴较为麻烦。
[0011]相关文献
[0012]专利文献1中国专利技术专利申请公开号：CN109901708 A，公开日期：2019.06.18；
[0013]专利文献2中国技术专利公告号：CN211354025U，公告日期：2020.08.28；
[0014]专利文献3中国技术专利公告号：CN211044187U，公告日期：2020.07.17。

技术实现思路

[0015]本技术的目的之一在于提出一种柔性应变可拉伸传感器，以提高柔性应变可拉伸传感器的稳定性。本技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：
[0016]一种柔性应变可拉伸传感器，包括：
[0017]由下向上依次设置的PDMS衬底层以及碳纳米管层；
[0018]定义柔性应变可拉伸传感器在长度方向上的一组相对端部分别为第一端部和第二端部；
[0019]在第一端部的碳纳米管层表面上方设置第一导电银胶层；
[0020]在第二端部的碳纳米管层表面上方设置第二导电银胶层；
[0021]在第一端部还设置有用于将第一导电银胶层、以及碳纳米管层和PDMS衬底层的第一端部进行整体封装的第一导电铜胶带；
[0022]在第二端部还设置有用于将第二导电银胶层、以及碳纳米管层和PDMS衬底层的第二端部进行整体封装的第二导电铜胶带；
[0023]在碳纳米管层位于第一端部与第二端部之间的区域上方设置PDMS覆盖层。
[0024]优选地，柔性应变可拉伸传感器为矩形。
[0025]优选地，第一导电铜胶带的长度大于第一导电银胶层的长度；
[0026]第一导电铜胶带、第一导电银胶层的长度方向与柔性应变可拉伸传感器长度方向一致；
[0027]第二导电铜胶带的长度大于第二导电银胶层的长度；
[0028]第二导电铜胶带、第二导电银胶层的长度方向与柔性应变可拉伸传感器长度方向一致。
[0029]优选地，导电银胶层替换为导电金胶层。
[0030]优选地，PDMS覆盖层的第一端部侧覆盖在第一导电铜胶带上表面的部分区域；
[0031]PDMS覆盖层的第二端部侧覆盖在第二导电铜胶带上表面的部分区域。
[0032]优选地，由第一端部的中间位置指向第二端部的中间位置的方向设置一条用于将柔性应变可拉伸传感器分割成“人”字形结构的剪切部；
[0033]其中，由剪切部将第一端部分成两个连接端子；
[0034]剪切部的起始点位于第一端部，且长度小于柔性应变可拉伸传感器的长度。
[0035]优选地，剪切部为线性剪切部，其长度为柔性应变可拉伸传感器的长度的3/4倍。
[0036]此外，本技术还提出了一种智能手套，通过采用上述传感器，使得在手指同样运动情况下传感器的响应度明显提高，同时利于解决复杂引线、刚柔互连等技术问题。
[0037]本技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：
[0038]一种智能手套，包括电压采集处理模块、手套本体、柔性传感器和蓝牙模块；
[0039]其中，柔性传感器采用上面述及的柔性应变可拉伸传感器；
[0040]在手套本体的五个指套处分别安装一个柔性传感器，其中，各个柔性传感器的安装方向与对应的指套的长度方向一致，且大小相适应；
[0041]其中，各个柔性应变可拉伸传感器的第一端部均位于相应的指套的根部；
[0042]智能手套还包括排线，其中，排线采用单头排线；
[0043]由排线的一端分出的各股线缆分别与每个柔性应变可拉伸传感器的第一端部相连；其中，每股线缆与对应柔性应变可拉伸传感器第一端部的一个连接端子相连；
[0044]排线的另一端设有用于与电压采集处理模块连接的排线插头。
[0045]优选地，柔性传感器的第一端部以及柔性传感器的第二端部分别设置一个第一连接部；
[0046]每个指套的根部以及尖部分别设置一个第二连接部；
[0047]柔性传感器的第一端部以及对应的指套的根部之间、以及柔性传感器的第二端部以及对应的指套的尖部之间均通过第一连接部和第二连接部配合实现连接；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性应变可拉伸传感器，其特征在于，包括由下向上依次设置的PDMS衬底层以及碳纳米管层；定义柔性应变可拉伸传感器在长度方向上的一组相对端部分别为第一端部和第二端部；在第一端部的碳纳米管层表面上方设置第一导电银胶层；在第二端部的碳纳米管层表面上方设置第二导电银胶层；在第一端部还设置有用于将所述第一导电银胶层、以及所述碳纳米管层和PDMS衬底层的第一端部进行整体封装的第一导电铜胶带；在第二端部还设置有用于将所述第二导电银胶层、以及所述碳纳米管层和PDMS衬底层的第二端部进行整体封装的第二导电铜胶带；在碳纳米管层位于第一端部与第二端部之间的区域上方设置PDMS覆盖层。2.根据权利要求1所述的柔性应变可拉伸传感器，其特征在于，所述柔性应变可拉伸传感器为矩形。3.根据权利要求1所述的柔性应变可拉伸传感器，其特征在于，所述第一导电铜胶带的长度大于第一导电银胶层的长度；第一导电铜胶带、第一导电银胶层的长度方向与柔性应变可拉伸传感器长度方向一致；所述第二导电铜胶带的长度大于第二导电银胶层的长度；第二导电铜胶带、第二导电银胶层的长度方向与柔性应变可拉伸传感器长度方向一致。4.根据权利要求1所述的柔性应变可拉伸传感器，其特征在于，所述导电银胶层替换为导电金胶层。5.根据权利要求1所述的柔性应变可拉伸传感器，其特征在于，所述PDMS覆盖层的第一端部侧覆盖住第一导电铜胶带上表面的部分区域；所述PDMS覆盖层的第二端部侧覆盖住第二导电铜胶带上表面的部分区域。6.根据权利要求1所述的柔性应变可拉伸传感器，其特征在于，由所述第一端部的中间位置指向所述第二端部的中间位置的方向设置一条用于将所述柔性应变可拉伸传感器分割成“人”字形结构的剪切部；其中，剪...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈达，郭秋泉，刘一剑，齐竹竹，李扬，杨丽娜，
申请(专利权)人：江苏新澄瑞材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：