[发明专利]双层稀疏阵列结构的人工皮肤传感器

说明书

本发明公开双层稀疏阵列结构的人工皮肤传感器，用于解决如何使双层稀疏阵列检测结果更准确以及如何测出受力面以及受力面的背面的受力情况的问题；包括上层阵列和下层阵列，上层阵列和下层阵列均包括四个微型结构体；上层阵列和下层阵列的四个微型结构体均呈正方形或长方形分布；本发明通过两层微结构体阵列之间连接的导线，测得在受力面的相对面的受力情况，从而判断受力面的相对面还能承受多大的力；通过上、下两层的微型结构体的距离设置，可以最大化避免导线通电后产生感应而对实验结果产生的影响。

技术领域

本发明涉及传感器的制备技术领域，尤其涉及双层稀疏阵列结构的人工皮肤传感器。

背景技术

触觉传感器是机器手获取触觉信息不可缺少的手段，根据触觉传感器提供的信息，机器人可对目标物体进行可靠抓取，并可进一步感知它的大小、形状、轻重、软硬等物理特性。能粘贴在表面为非平面的物体上并准确检测三个方向接触力的柔性三维力触觉传感器阵列，即智能皮肤成为机器手获取全方位握力、力矩、滑动等信息的重要工具。触觉传感器用于机器人中模仿触觉功能。触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能，研制满足要求的触觉传感器是机器人发展中的技术关键之一。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案。触觉传感器按功能大致可分为接触觉传感器、力－力矩觉传感器、压觉传感器和滑觉传感器等；

申请公布号为CN103134622A的专利，名称为“三维柔性触觉传感器阵列”该发明采用9个N型微型结构体构成一个阵列，每个微型结构体由导电橡胶制成，上面分布电触电，每行3个，共3行，每行每列上通过导线相连接。当阵列受到外力作用时，微型结构体的形状会发生变化，即产生形变，产生形变会导致微型结构体的电阻发生变化，通过仪器测得微型结构体的电阻在受力后的变化值，再结合公式可以推测到阵列受到的力的大小，以及阵列在受到外力后，将这个力分解到X、Y、Z方向的分力大小；存在的不足：采用单层阵列，不能同时测出受力面的背面的受力情况。

发明内容

本发明的目的在于提供双层稀疏阵列结构的人工皮肤传感器；本发明通过两层微结构体阵列之间连接的导线，测得在受力面的相对面的受力情况，从而判断受力面的相对面还能承受多大的力；通过上、下两层的微型结构体的距离设置，可以最大化避免导线通电后产生感应而对实验结果产生的影响；

本发明所要解决的技术问题为：

（1）如何使双层稀疏阵列检测结果更准确；

（2）如何测出受力面以及受力面的背面的受力情况。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：双层稀疏阵列结构的人工皮肤传感器，包括上层阵列和下层阵列，上层阵列和下层阵列均包括四个微型结构体，上层阵列和下层阵列的四个微型结构体均呈正方形或长方形分布;

下层阵列的四个微型结构体包括微型结构体下一A1、微型结构体下二A2、微型结构体下三A3和微型结构体下四A4；上层阵列的四个微型结构体包括微型结构体上一B1、微型结构体上二B2、微型结构体上三B3和微型结构体上四B4；

上层阵列的微型结构体上一B1位于下层阵列的微型结构体下一A1与微型结构体下二A2的中间，微型结构体上一B1与微型结构体下一A1之间的距离为8-10mm，上层阵列的微型结构体B2上二位于下层阵列的微型结构体下二A2之外，微型结构体上二B2与微型结构体下二A2之间的距离为8-10mm；

四个微型结构体均由第一柱体、第二柱体和第三柱体构成；

上层阵列中的每一个微型结构体的第一柱体下表面中心处设有的电触点均与下层阵列中每一个微型结构体的第一柱体上表面中心处设有的电触点之间通过导线连接；

上、下两层的微型结构体上一B1与微型结构体下一A1和微型结构体下二A2之间的距离以及微型结构体上二B2与微型结构体下二A2之间为20-30mm。