[发明专利]柔性电容型触觉传感器、电子皮肤、可穿戴设备及方法

权利要求书

1.一种柔性电容型触觉传感器，可同时检测三维压力大小及位置，包括：传感层(1)、压敏层(2)和驱动层(3)，其特征在于，

所述传感层(1)为上电极层，用于感应触摸位置和压力；

所述压敏层(2)为间隔兼传输层，与传感层(1)连接，用于传输传感层(1)感应到的触摸位置和压力；

所述驱动层(3)为下电极层，与压敏层(2)连接，用于检测和分析触摸位置和压力大小，包含多个结构相同的触觉单元(4)以及各个触觉单元之间的绝缘部(5)；

其中，每个所述触觉单元的结构满足：待测接触点在不同位置时，与该待测接触点的位置对应的各个触觉单元之间的相对面积占比发生变化；

每个所述触觉单元(4)具有4个向外的凸起和1个向内的凹陷，其中，有2个凸起的角度相同，为第一角度，另外2个凸起的角度也相同，为第二角度，第二角度为第一角度的2倍，每个所述触觉单元的具有第二角度的2个凸起中的其中一个与近邻触觉单元的1个向内的凹陷对应放置，每个触觉单元的具有第二角度的2个凸起中的其中另一个放置于近邻触觉单元的具有第一角度的2个凸起之间，形成相互交叉的叉指结构，每四个触觉单元互相交叉形成一个基本的检测单元，通过对各个检测单元的电容输出变化进行建模，实现对触摸位置和压力大小的判断。

2.根据权利要求1所述的柔性电容型触觉传感器，其中，所述压敏层(2)为紧密排列的针状PDMS阵列。

3.根据权利要求1所述的柔性电容型触觉传感器，其中，所述传感层(1)为导电织物。

4.一种电子皮肤，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的柔性电容型触觉传感器。

5.根据权利要求4所述的电子皮肤，其中，该电子皮肤设置于机器人的身体部件上。

6.一种可穿戴设备，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的柔性电容型触觉传感器。

7.一种基于权利要求1至3中任一项所述的柔性电容型触觉传感器进行三维压力大小及位置同时检测的方法，其特征在于，包括：

对应待测接触点处于不同位置时，根据各个触觉单元输出的相对面积占比不同，在X轴向和Y轴向，寻找各个触觉单元相对面积最大的区域的位置，从而判断该位置为接触位置；同时，根据待测接触点的压力大小使压敏层的形变程度不同导致上电极层与下电极层之间的距离不同，在Z轴向，根据距离-电容曲线标定电容值，并利用距离与压力大小的对应关系，得到电容值与压力大小的关系，从而实现三维压力的大小和位置同时检测。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，每四个所述触觉单元互相交叉形成一个基本的检测单元，通过对各个检测单元的电容输出变化进行建模，实现对触摸位置和压力大小的判断。