一种柔性触觉传感器制造技术

本发明专利技术提出一种柔性触觉传感器，包括：底板，所述底板上设置有多个柔性凸起结构，且所述柔性凸起结构为空腔式结构；信号采集模块，包括多个敏感单元感知模块，每个所述柔性凸起结构均对应设置有所述敏感单元感知模块；信号处理模块，接收压力信号，并将压力信号转化以及发送；柔性保护层，设置在所述敏感单元感知模块的上方和/或下方；基底，所述基底设置在底板的下方，其内设置有至少一个布线层和管道。本发明专利技术结构简单、制造成本低、测量可靠、便于操作且使用寿命长；可通过管道向柔性凸起结构的腔室中充入流体，改变柔性凸起结构的气压，从而改变柔性凸起结构的承载能力，进而改变测量量程。量程。量程。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性触觉传感器


[0001]本专利技术属于传感器设备
，具体涉及了一种柔性触觉传感器。

技术介绍

[0002]随着智能传感与通信技术的发展，智能可穿戴装置已经被广泛应用于人体运动跟踪和环境感知与交互等场景，其中以智能鞋垫、智能鞋和智能坐垫等也层出不穷且附加功能日益扩增。
[0003]近年来，随着科学技术的发展，人们对智能机器人的应用场景有了更多的想象和更大的期待。下一代机器人不同于传统的工业机器人，它们将在可穿戴设备、外太空探索、先进医疗检测等领域大显身手。它们依靠各种各样的传感器感觉和分析环境，从而拥有类似于人类的感官。
[0004]柔性触觉传感器阵列是机器人感知外部环境的重要媒介，它对机器人正确地操作目标物体极其重要。在机器人灵活自如运动的前提下，要求柔性触觉传感器阵列能够准确地感知外部环境，以便实现对目标物体的各种精准操作。
[0005]尽管近年来触觉传感领域的研究获得了众多突破性的进展，然而，其在实际应用中仍然面临很多挑战，例如传感器在反复变形过程中的性能退化，多维度、多刺激同时探测的串扰解耦，集成传感系统内部器件之间的力、热、电性能匹配等。这些挑战带来了新的发展机遇，为相关材料制备、器件加工及系统集成指明未来的发展方向。毫无疑问，柔性触觉传感器阵列将朝着更加柔性化、小型化、智能化、多功能化、人性化方向发展，其适用边界也将极大地拓宽，在更多领域发挥更加不可替代的作用。柔性触觉传感器阵列按功能大致可分为接柔性触觉传感器阵列、力矩觉传感器等等，现有的柔性触觉传感器阵列存在以下缺点：
[0006]1、现有的柔性触觉传感器阵列多采用刚性基体，缺乏应有的柔性，导致柔性触觉传感器阵列的灵敏度较低，不利于信息的检测；
[0007]2、现有的传感器在介质层和金属电极的接触面积较小加工难度大,因此需要改进。

技术实现思路

[0008]鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种柔性触觉传感器，以改善现有的柔性触觉传感器阵列多采用刚性基体，缺乏应有的柔性，导致柔性触觉传感器阵列的灵敏度较低，不利于信息的检测，以及现有的传感器在介质层和金属电极的接触面积较小加工难度大的问题。
[0009]为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提出一种柔性触觉传感器，包括：
[0010]底板，所述底板上设置有多个柔性凸起结构，且所述柔性凸起结构为空腔式结构；
[0011]信号采集模块，包括多个敏感单元感知模块，每个所述柔性凸起结构均对应设置有所述敏感单元感知模块；
[0012]信号处理模块，接收压力信号，并将压力信号转化以及发送；
[0013]柔性保护层，设置在所述敏感单元感知模块的上方和/或下方；
[0014]基底，所述基底设置在底板的下方，其内设置有至少一个布线层和管道。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述敏感单元感知模块包括两个敏感单元，两个所述敏感单元呈前后布置；
[0016]或包括三个敏感单元，三个所述敏感单元呈等边三角形布置；
[0017]或包括四个敏感单元，四个所述敏感单元呈前后左右均匀布置。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述底板上可划分为多个承载测量区域，同一所述承载测量区域上多个所述柔性凸起结构的相同位置的所述敏感单元相互串联或并联在一起。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述敏感单元为电阻式敏感单元和/或电容式敏感单元。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，每个所述柔性凸起结构所对应的敏感单元若为电阻式敏感单元，其设置在所述柔性凸起结构的外表面上；若为电容式敏感单元，其设置在所述柔性凸起结构上和/或所述柔性凸起结构的底部。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，若同一所述承载测量区域上多个所述柔性凸起结构的相同位置的所述敏感单元相互并联在一起，则所述柔性凸起结构相同位置的敏感单元的两端通过引线引入同一布线层或不同布线层进行线路的布置。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述电容式敏感单元包括上电极、下电极，其中所述上电极或下电极可设置为公共电极。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，若同一所述承载测量区域上多个所述柔性凸起结构的相同位置的所述敏感单元相互串联在一起，则所述柔性凸起结构同一侧位置的敏感单元的两端通过引线引入同一布线层进行线路的布置。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述基底上布置有管道，可通过管道向所述柔性凸起结构的腔室中充入流体。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述柔性凸起结构的中部向外凸起，且所述柔性凸起为半球状结构、半椭球状结构或柱状结构。
[0026]本专利技术提出的一种柔性触觉传感器，柔性凸起结构为空腔式结构，可通过管道向柔性凸起结构的腔室中充入流体，改变柔性凸起结构的气压，从而改变柔性凸起结构的承载能力，进而改变测量量程。
[0027]本专利技术提出一种柔性触觉传感器，柔性凸起在受到不同方向和大小的力的作用下，发生相应的形变，使得信号采集模块感知到不同的信号，从而能够测量出力的大小与方向。
[0028]本专利技术提出一种柔性触觉传感器，位于凸起内的敏感单元采用电阻或电容，连接同一承载测量区域相同位置的敏感单元的导线的连接方式为串联或并联，布线较为简单，测量电路简单，方便处理测量的多维力信息，快速获得承载测量区域的主要信息。
[0029]本专利技术提出的一种柔性触觉传感器，通过导电材料与设置穿线孔相结合的方式将承载测量区域的柔性凸起结构同一侧位置的敏感单元的两端通过引脚引入同一布线层或不同布线层进行线路的布置，且布置简单，且线路布置互不影响。
[0030]本专利技术提出的一种柔性触觉传感器，可按照需求串联或并联在柔性凸起阵列中的
n
×
m行列的柔性凸起中放置在相同位置的电容式敏感单元；其中n，m≥1，n，m为整数，且n，m不超过柔性凸起阵列的行和列的数量。
[0031]本专利技术结构简单、制造成本低、测量可靠、便于操作且使用寿命长，高效合理解决多维力的大小和方向测量。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术于一实施例中柔性触觉传感器的结构示意图。
[0034]图2为本专利技术于一实施例中柔性触觉传感器中敏感单元为电阻式敏感单元的结构示意图。
[0035]图3为本专利技术于一实施例中柔性触觉传感器中敏感单元为电容式敏感单元的结构示意图。
[0036]图4为本专利技术于一实施例中电容式敏感单元且设置有公共电极的结构示意图。
[0037]图5为本专利技术于另一实施例中柔性触觉传感器中敏感单元为电容式敏感单元的结构示意图。
[0038]图6为本专利技术于一实施例中柔性触觉传感器中柔性凸起结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性触觉传感器，其特征在于，包括：底板，所述底板上设置有多个柔性凸起结构，且所述柔性凸起结构为空腔式结构；信号采集模块，包括多个敏感单元感知模块，每个所述柔性凸起结构均对应设置有所述敏感单元感知模块；信号处理模块，接收压力信号，并将压力信号转化以及发送；柔性保护层，设置在所述敏感单元感知模块的上方和/或下方；基底，所述基底设置在底板的下方，其内设置有至少一个布线层和管道。2.根据权利要求1所述的柔性触觉传感器，其特征在于，所述敏感单元感知模块包括两个敏感单元，两个所述敏感单元呈前后布置；或包括三个敏感单元，三个所述敏感单元呈等边三角形布置；或包括四个敏感单元，四个所述敏感单元呈前后左右均匀布置。3.根据权利要求2所述的柔性触觉传感器，其特征在于，所述底板上可划分为多个承载测量区域，同一所述承载测量区域上多个所述柔性凸起结构的相同位置的所述敏感单元相互串联或并联在一起。4.根据权利要求2所述的柔性触觉传感器，其特征在于，所述敏感单元为电阻式敏感单元和/或电容式敏感单元。5.根据权利要求2所述的柔性触觉传感器，其特征在于，每个所述柔性凸起结构所对应的敏感单元若...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，袁妍，吕仲明，穆景颂，肖慧，陈品，陈恩伟，刘正士，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：