[发明专利]主动式触觉传感器

权利要求书

1.一种主动式触觉传感器，其特征在于，包括：

绝缘基底；以及

设置于所述绝缘基底上的若干个传感单元，其中，每一传感单元包括：

设置于所述绝缘基底的正面的接触分离式的摩擦纳米发电机，该摩擦纳米发电机包括：设置于所述绝缘基底正面的静摩擦部；以及可在外力作用下与所述静摩擦部接触或分离的动摩擦部，所述静摩擦部和动摩擦部由位于摩擦电极序不同位置的材料制作；以及

设置于所述绝缘基底的背面，与所述摩擦纳米发电机相对设置的薄膜晶体管；

其中，所述摩擦纳米发电机中，所述静摩擦部通过填充于所述绝缘基底上过孔内的导电材料与薄膜晶体管的栅极电性连接，该传感单元的传感信号由薄膜晶体管的源极和漏极之间流过的电流实现；

其中，所述若干个传感单元的静摩擦部在所述绝缘基底上呈阵列排布，形成静摩擦部阵列；所述若干个传感单元的动摩擦部连成一体，形成一动摩擦面；静摩擦部阵列中的一静摩擦部与动摩擦面上相应部分构成所述摩擦纳米发电机。

2.根据权利要求1所述的主动式触觉传感器，其特征在于，所述静摩擦部由金属材料制备；或者，所述静摩擦部为由金属材料层和静摩擦层形成的复合层，所述金属材料层设置在所述绝缘基底上，所述静摩擦层和动摩擦部由位于摩擦电极序不同位置的材料制作；

所述动摩擦部由高分子聚合物材料制备。

3.根据权利要求1所述的主动式触觉传感器，其特征在于：

所述动摩擦面为PTFE材料制作的面状物件；

所述静摩擦部为沉积于所述绝缘基底上的铜膜经刻蚀而形成的铜膜块，所述导电材料为在形成所述铜膜的过程中填充于绝缘基底的过孔内的铜导电柱。

4.根据权利要求1所述的主动式触觉传感器，其特征在于，所述薄膜晶体管包括：

半导体衬底；

形成于半导体衬底中部上方的栅绝缘层；

形成于所述栅绝缘层上方，所述绝缘基底上过孔的下方，同绝缘基底另一侧的摩擦纳米发电机通过在过孔内的导电材料电性连接的栅极；

形成于所述半导体衬底上方，所述栅绝缘层和栅极的左右两侧的源极和漏极；

其中，在栅绝缘层的下方的，源极和漏极之间的半导体衬底部分形成薄膜晶体管的沟道，且相邻传感单元的薄膜晶体管相互独立或电性绝缘。

5.根据权利要求4所述的主动式触觉传感器，其特征在于，所述半导体衬底为p型Si衬底。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的主动式触觉传感器，其特征在于，所述薄膜晶体管的源极和漏极之间连接有电源和二极管。

7.根据权利要求6所述的主动式触觉传感器，其特征在于：

所述薄膜晶体管为n型晶体管，所述薄膜晶体管的漏极连接至电源正端，源极连接至二极管的阳极，二极管的阴极连接至电源负端；或

所述薄膜晶体管为p型晶体管，所述薄膜晶体管的漏极连接至电源负端，源极连接至二极管的阴极，二极管的阳极连接至电源正端。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的主动式触觉传感器，其特征在于，所述绝缘基底为厚度小于100μm的高分子聚合物衬底。