[发明专利]基于结构纤维的集成式超冗余触觉传感器网络

权利要求书

1.一种包括一体式传感器网络的复合结构，所述复合结构包含：

以层的方式形成的复合结构(205、305)，所述层中的每一层由平行纤维形成；以及

其中所述层中的至少一个层包括被分布在所述平行纤维之间的多个纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)，每个所述纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)包含内纤维芯(110)和被形成在所述内纤维芯上面的非传导层(120)，

其中每个所述纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)沿平行于所述多个纤维传感器单元中的每个其他纤维传感器单元的单个方向被取向，并且

其中每个所述纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)具有近侧端子(522a、522b、522c……522n)和远侧端子(523a、523b、523c……523n)，并且

其中，在第一个近侧端子(522a)与最后一个近侧端子(522n)之间，相邻的远侧端子(523a、523b、523c……523n)以及相邻的近侧端子(522b、522c)以交替方式连接，以便以串联方式耦接所述纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)。

2.根据权利要求1所述的复合结构(205、305)，其中第一组所述多个纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)中的每个纤维传感器单元沿平行于所述第一组中的所述多个纤维传感器单元中的每个其他纤维传感器单元的第一方向被取向，并且第二组所述多个纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)中的每个纤维传感器单元沿平行于所述第二组中的所述多个纤维传感器单元中的每个其他纤维传感器单元的第二方向被取向，并且其中所述第一方向相对于所述第二方向成非零角度。

3.根据权利要求2所述的复合结构(205、305)，其中所述多个纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)以允许所述复合结构中的应力位置的识别和量化的方式进行布置。

4.根据权利要求1所述的复合结构(205、305)，其中所述内纤维芯(110)包含碳或硼。

5.根据权利要求1所述的复合结构(205、305)，其中所述内纤维芯(110)包括碳石墨纤维、碳纳米管纤维、硼纳米管纤维或硼氮纳米管纤维。

6.根据权利要求1所述的复合结构(205、305)，其中所述非传导层(120)包含玻璃。

7.根据权利要求1所述的复合结构(205、305)，其中所述复合结构(205、305)是用于飞行器机翼的蒙皮或用于机械臂的夹具的一部分。

8.根据权利要求1所述的复合结构(205、305)，其中每个所述纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)与所述平行纤维一样长。

9.一种用于测量包括一体式传感器网络的复合结构(205、305)中的应力的系统，所述系统包含：

根据任一前述权利要求所述的复合结构(205、305)；以及

控制器(405)，其被电耦接到所述第一个近侧端子(522a)与所述最后一个近侧端子(522n)并且被配置为基于每个所述纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)的所述内纤维芯(110)中的电阻水平的改变来确定所述复合结构(205、305)中的应力水平。

10.一种利用根据权利要求9所述的系统进行应力测量的方法，其包含：

监测每个所述纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)的所述内纤维芯(110)的电阻水平；以及

基于每个所述纤维传感器单元(521a、521b、521c……521n)中的所述内纤维芯(110)中的所述电阻水平的改变来确定所述复合结构(205、305)中的应力水平。