[发明专利]人工皮肤用四叉指电极式三维力触觉传感器

权利要求书

1.人工皮肤用四叉指电极式三维力触觉传感器，其特征是：在柔性电路板(3)上，四个相同的叉指电极(4)处在同一平面上互成90°对称排布；在所述各叉指电极(4)上覆盖压敏材料层(2)分别形成电阻R₁、电阻R₂、电阻R₃和电阻R₄，在所述压敏材料层(2)的上表面覆盖有半球形触头(1)构成设置在被检测区域表面的三维力触觉传感单元。

2.根据权利要求1所述的人工皮肤用四叉指电极式三维力触觉传感器，其特征是：所述各三维力触觉传感单元在被检测区域表面呈阵列排布构成三维力触觉传感器。

3.根据权利要求1所述的人工皮肤用四叉指电极式三维力触觉传感器，其特征是：所述压敏材料层(2)是以柔性压敏导电橡胶为材质，所述柔性压敏导电橡胶是在硅橡胶中填充炭黑。

4.根据权利要求1所述的人工皮肤用四叉指电极式三维力触觉传感器，其特征是：所述半球形触头(1)是以聚乙烯为材质。

5.根据权利要求1所述的人工皮肤用四叉指电极式三维力触觉传感器，其特征是：在所述三维力触觉传感单元中，所述压敏材料层独立覆盖在每一单个的叉指电极上，在所述各叉指电极上所覆盖的压敏材料层之间是以硅橡胶连接为一体结构。

6.根据权利要求1所述的人工皮肤用四叉指电极式三维力触觉传感器，其特征是：所述三维力触觉传感单元中三维力按下式解析获得：

kxFx=ΔR2/R2-ΔR4/R42]]>

kyFy=ΔR1/R1-ΔR3/R32]]>

kzFz=ΔR1/R1+ΔR2/R2+ΔR3/R3+ΔR4/R44]]>

式中：

F_x、F_y、F_z分别为半球形触头在x、y和z三个方向所受的作用力；

k_x、k_y和k_z分别为三维力传感单元对于作用力F_x、F_y、F_z的电阻系数，所述k_x、k_y和k_z经试验标定得到；

R₁、R₂、R₃和R₄分别是三维力触觉传感单元在未受力状态下的y轴正方向上的电阻初始阻值、x轴正方向上的电阻初始阻值，y轴负方向上的电阻初始阻值，x轴负方向上的电阻初始阻值；

ΔR₁、ΔR₂、ΔR₃和ΔR₄分别是三维力触觉传感单元受力后的R₁、R₂、R₃和R₄的变化量。