[发明专利]改进的机电传感器

说明书

技术领域

本发明涉及关于机电传感器的改进，诸如具有随着机械形变而改变的电学特性的传感器。

背景技术

挠性且顺从性的电路是用于集成到软质结构以装配这样的结构的理想组成部分。他们能够在基本不影响该结构的机械行为的情况下，不管是以例如控制、逻辑或机电换能器元件的形式，提供高级功能。

具体地说，挠性且顺从性电路，诸如介质弹性体或其他的挠性且顺从性传感设备，对于例如人体的软质结构是优异的传感器。由于软质结构的类型，人体能够在3D空间进行大幅度、复杂的运动。将传统的传感元件附接到这样的结构是具有挑战性的，例如其他的传感元件具有刚性元件。这些元件会干涉软质结构的行为，并且产生易发生机械故障的软-硬界面。需要中间传送结构将身体的大幅移动转变为适合于传感器的受限范围和/或类型的移动，而这些增大了复杂性并且最终成为错误的潜在来源。

挠性且顺从性电路消除了复杂的中间传送结构的需要。它们能够符合人体，并且由于由软质材料制成，能够变形为复杂的形状来确保其符合于人体用于大幅移动。例如，挠性且顺从性第二皮肤能够配备挠性且顺从性传感器，使得当身体移动时，该第二皮肤与真实的皮肤同步地拉伸，将伸展信息传送到伸展敏感的挠性且顺从性电路，使得伸展信息能够被数字化并且用于更大系统的输入。

挠性且顺从性电容传感器尤其适于测量软质结构。它们对于几何形状的改变敏感，但是对于湿度和温度表现出最低的灵敏度，并且能够易于进行电磁屏蔽从而阻隔外源的电噪声。

在使用挠性且顺从性电容传感器中产生的挑战在于它们对于所有方向上的形变都敏感。总电容输出是所有方向上的形变的汇集，并且缺少存在产生相同的汇集电容的多个模式的形变的附加信息。这意味着对于给定传感器的状态信息的限制。

因此，具有克服在使用挠性且顺从性电容传感器中产生的挑战的传感器将是有利的。

因此，具有能够解决上述任何或所有的技术问题，或者至少为公众提供替换选择的传感器将是有利的。

因此，具有一种制造传感器方法是有利的，其中的传感器克服在使用挠性且顺从性电容传感器中产生的挑战。

因此，具有一种制造传感器方法是有利的，其中的传感器解决上述任何或所有的技术问题，或者至少为公众提供替换选择。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种具有电容的电传感器，其中的电容随着机械形变而变化从而允许通过所连接的电路来测量形变，该传感器包括：由介电材料分隔的导电材料，该导电材料可操作以发生形变并且随着电容器的形变来改变电容，该电容器配置为具有扭转平面的结构，其中电容器通过支撑材料支撑于该配置中。

支撑材料可以是弹性的。

导电材料可以是弹性的。

分隔导电材料的介电材料可以是弹性的。

电容器可以是弹性的。

支撑材料的弹性可以接近地不超过电容器的导电材料。

支撑材料的弹性可以接近地不超过电容器的导电材料。

支撑材料的弹性可以不超过电容器。

支撑材料的弹性可以小于电容器。

电容器可以配置为具有周期性扭转的结构。

传感器可以包括弯曲调整特征，该弯曲调整特征配置为使得表面沿着电容器的扭转结构的中心进行延展，其中的表面限定了在传感器的弯曲形变之下支撑材料内的相对延展和相对收缩的区域之间的接合处。

这使得电容器的扭转结构的中心路径经历延展，该延展是包括电容器的扭转结构的区域的延展与收缩的平均值。

这使得电容器的一个区域内的延展与电容器的另一区域内的收缩进行配对。

这使得弯曲特征的延展可以是弯曲调整材料，其弹性不同于电容器的支撑材料的弹性。

弯曲调整材料的弹性可以小于电容器的区域中的支撑材料。

弯曲调整材料可以包括沿着传感器的一侧延展的材料条带。该条带可以沿着传感器的一侧延展，当在使用中发生弯曲时，旨在将该条带作为传感器的内半径。

弯曲调整材料可以包括在传感器的一侧中形成的缝隙。

电容器可以是介电弹性体设备。

根据本发明的另一方面，包括一种传感器的加工方法，该方法包括如下步骤：

形成包括两个或更多个电极的电容器带，其中的两个或更多个电极由通过介电材料分隔的导电材料组成，

将电容器带的一端相对于电容器带的另一端进行旋转，从而将电容器配置为各个部分相对于其他部分旋转的形状；以及

提供电容器的支撑材料从而将电容器支撑在所述形状中。