一种电阻-电容双模式柔性触觉传感器及传感器阵列制造技术

本发明专利技术涉及一种电阻

【技术实现步骤摘要】
一种电阻
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电容双模式柔性触觉传感器及传感器阵列


[0001]本专利技术属于触觉传感器
，具体涉及一种电阻
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电容双模式柔性触觉传感器及传感器阵列。

技术介绍

[0002]在“智能制造”等工业背景下，机器人技术蓬勃发展，触觉传感器作为其重要组成部分之一，能够将环境中的有用信息及时反馈给感知系统，使得传感器在机器人感知领域取得更接近人类的感知能力。面向机械手复杂操作环境下的触觉传感器要求不仅能够感知力的变化，而且能够感知接触区域，另一方面，还需要具备柔性，适应不同的安装环境并且保证安全的环境交互。基于不同的物理传导机制，柔性触觉传感器主要有压阻式、电容式、压电式、摩擦起电式和电磁式。
[0003]上述传感器类型中，压阻式触觉传感器结构简单、动态范围宽，但重复性比较差并且存在一定迟滞性。电容式触觉传感器由于其高灵敏度被研究者们广泛关注，并且具有良好的频率响应和空间分辨率，但是它们容易受到外界干扰。压电式触觉传感器由于具有响应频率高的特点，更适合对振动信号进行获取，但其缺点在于不能对静态测试做出响应。摩擦起电式触觉传感器是一种新型的自供电传感器，拥有快速响应、高灵敏度等优势，但耐久性差并且封装技术尚未成熟。电磁式触觉传感器由于高精度、低成本成为近几年的热点，但一般体积较大，不适合集成在机械手上。
[0004]因此在现有触觉传感器技术中，缺少同时解决高灵敏度和大量程矛盾的传感器方案。

技术实现思路

[0005]基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题，换言之，本专利技术的目的之一是提供满足前述需求的一种电阻
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电容双模式柔性触觉传感器及传感器阵列。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种电阻
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电容双模式柔性触觉传感器，包括：第一电极层、支撑件和第二电极层，所述支撑件设于所述第一电极层和所述第二电极层之间，使所述第一电极层与所述第二电极层间隔某一间距；所述第一电极层具有弹性形变部，所述弹性形变部朝向所述第二电极层一侧设有第一电容极板；所述第二电极层包括电阻层，所述第一电容极板的电阻率小于所述电阻层；所述弹性形变部承受压力能够向所述电阻层凹陷，随压力增大而减少所述第一电容极板与所述电阻层的间距；所述弹性形变部承受压力达到指定值后所述第一电容极板接触所述电阻层，并随压力增大而增多与所述电阻层的接触面积；
输出端，所述与所述第一电容极板、所述电阻层电性连接，输出所述电阻层的电压值和电阻值。
[0007]作为一种优选的实施方式，所述第一电极层由聚酰亚胺薄膜和设于所述聚酰亚胺薄膜上的第一电容极板组成，所述第一电容极板为铜极板。
[0008]作为一种优选的实施方式，所述支撑件为硅胶支撑件，并与所述第一电极层和所述第二电极层粘接。
[0009]作为一种优选的实施方式，所述电阻层为石墨烯膜。
[0010]作为一种优选的实施方式，所述第二电极层由聚酰亚胺薄膜和设于所述聚酰亚胺薄膜上的电阻层组成。
[0011]第二方面，本专利技术还提供一种电阻
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电容双模式柔性触觉传感器阵列，包括若干阵列式排列的如上述任一项所述的电阻
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电容双模式柔性触觉传感器。
[0012]作为一种优选的实施方式，所述若干电阻
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电容双模式柔性触觉传感器的第一电极层中，聚酰亚胺薄膜连接为整张膜。
[0013]作为一种优选的实施方式，所述若干电阻
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电容双模式柔性触觉传感器的第二电极层中，聚酰亚胺薄膜连接为整张膜。
[0014]作为一种优选的实施方式，所述若干电阻
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电容双模式柔性触觉传感器的支撑件为一体化支撑层，所述支撑层在每个所述电阻
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电容双模式柔性触觉传感器的第一电极层和第二电极层之间开孔。
[0015]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：本专利技术的电阻
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电容双模式柔性触觉传感器，在受到较小压力变形较小时，利用第一电容极板和第二电容极板构成的电容检测压力值，当受到较大压力时，第一电容极板和电阻层接触，改变电阻层的电阻，并随压力增大而增大接触面积，使电阻逐渐减小。
[0016]该电阻
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电容双模式柔性触觉传感器实现了小量程高精度和大量程压力传感的切换，具有高灵敏度的同时拥有大量程，扩大了传感器的适用范围。
附图说明
[0017]图1所示为本专利技术的电阻
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电容双模式柔性触觉传感器的工作流程图；图2所示为本专利技术实施例的电阻
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电容双模式柔性触觉传感器的结构示意图；图3所示为本专利技术实施例的电阻
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电容双模式柔性触觉传感器阵列的结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本申请实施例中的图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0019]在下述介绍中提供了本申请的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
[0020]下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行
限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。
[0021]本申请提供一种电阻
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电容双模式柔性触觉传感器，包括：第一电极层、支撑件和第二电极层，支撑件设于第一电极层和第二电极层之间，使第一电极层与第二电极层间隔某一间距；第一电极层具有弹性形变部，弹性形变部朝向第二电极层一侧设有第一电容极板；第二电极层包括电阻层，第一电容极板额电阻率小于电阻层；弹性形变部承受压力能够向电阻层凹陷，随压力增大而减少第一电容极板与电阻层的间距；弹性形变部承受压力达到指定值后第一电容极板接触电阻层，并随压力增大而增多与电阻层的接触面积；该实施例的传感器还包括输出端，与第一电容极板、电阻层电性连接，输出电阻层的电压值和电阻值。
[0022]上述结构的工作流程如图1所示，在本实施例的传感器没有受到压力时，第一电容极板与电阻层未接触，第一电容极板和电阻层间隔一定距离构成电容，此时传感器的输出信号输出电容两端电压。
[0023]当压力传感器受到压力时，第一电容极板位于弹性形变部的部分发生弯曲、变形下降，随着第一电容极板与电阻层之间的距离减小，电容值发生变化。此时根据电容两端电压的变化计算第一电容极板和电阻层的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电阻
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电容双模式柔性触觉传感器，其特征在于，包括：第一电极层、支撑件和第二电极层，所述支撑件设于所述第一电极层和所述第二电极层之间，使所述第一电极层与所述第二电极层间隔某一间距；所述第一电极层具有弹性形变部，所述弹性形变部朝向所述第二电极层一侧设有第一电容极板；所述第二电极层包括电阻层，所述第一电容极板的电阻率小于所述电阻层； 所述弹性形变部承受压力能够向所述电阻层凹陷，随压力增大而减少所述第一电容极板与所述电阻层的间距；所述弹性形变部承受压力达到指定值后所述第一电容极板接触所述电阻层，并随压力增大而增多与所述电阻层的接触面积；输出端，所述与所述第一电容极板、所述电阻层电性连接，输出所述电阻层的电压值和电阻值。2.如权利要求1所述的一种电阻
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电容双模式柔性触觉传感器，其特征在于，所述第一电极层由聚酰亚胺薄膜和设于所述聚酰亚胺薄膜上的第一电容极板组成，所述第一电容极板为铜极板。3.如权利要求1所述的一种电阻
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电容双模式柔性触觉传感器，其特征在于，所述支撑件为硅胶支撑件，并与所述第一电极层和所述第二电极层粘接。4.如权利要求1所述的一种电阻
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电容双模式柔性触觉传感器，其特征在于，所述电阻层为石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：施怡潇，潘俊杰，孟海良，鲍官军，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：