[发明专利]一种基于超级电容感知原理的柔性触觉手套及其制备方法

权利要求书

1.一种基于超级电容感知原理的柔性触觉手套，其特征在于，包括手套本体和设置在手套本体手掌和各手指指腹位置的柔性传感器层；柔性传感器层包括上电极层、下电极层及放置在上下电极层之间的离子纤维层，离子纤维层的上下表面分别紧贴上电极层的下表面、下电极层的上表面，上电极层、下电极层和离子纤维层三者的边缘固定在一起；

所述上电极层的手掌和大拇指上分别设有A条、B条带状平行的纵向电极，其中手掌分别与食指、中指、无名指和小指交叉位置的a条纵向电极分别向相应手指的指尖延伸，A条平行纵向电极在上电极层朝向手腕部分引出第一电路连接端，B条平行纵向电极在上电极层引出第二电路连接端，A、B和a均为正整数；所述下电极层的手掌上设有N条带状平行的横向电极，其中手掌与大拇指交叉位置的n条平行的横向电极向大拇指的指尖延伸；下电极层的食指、中指、无名指和小指上分别设有M条与下电极层手掌位置的横向电极平行的横向电极，四个手指上的M条横向电极一一对应电连接，手指上的横向电极的连接线之间不交错；N条平行电极在下电极层上引出第三电路连接端，四个手指上的M条横向电极在下电极层上引出第四电路连接端，N、M和n为正整数；这样上电极层和下电极层上的电极在空间中垂直相交，每个交叉部分则构成一个电容单元，每一个电容单元构成一个小的传感器单元，即该柔性传感器层的手掌和大拇指分别具有N*A、n*B个阵列电容单元，食指、中指、无名指和小指上均具有M*a个阵列电容单元；上述四个电路连接端分别连接与相应连接端宽度相同的软排线，每个软排线用Z轴导通的双面胶重合贴与相应的电路连接端固定。

2.根据权利要求1所述的触觉手套，其特征在于，所述上电极层的手掌设有17条纵向平行的电极，其中食指、中指、无名指和小指上均设有条，大拇指上设有11条纵向平行的电极；下电极层的手掌设有15条横向平行的电极，其中大拇指上设有3条；食指、中指、无名指和小指上均设有15条横向平行的电极，即该柔性传感器层的手掌和大拇指分别具有255、33个阵列传感器单元，食指、中指、无名指和小指上均具有45个阵列传感器单元。

3.一种基于超级电容感知原理的柔性触觉手套的制备方法，其特征在于，该方法的步骤是：

S1.柔性传感器层的制备

柔性传感器层包括垂直相对上、下电极层和中间的离子纤维层，制备过程为：

1)上、下电极层的制作：分别订做上、下电极图案的丝印网版，采用丝网印刷的方式制作上、下电极层；

2)离子纤维层的制备：采用高聚物柔性纤维浸泡离子凝胶液体的方法制备离子纤维层；

3)柔性传感器层的封装：订做上、下电极间隙图案的网版，用丝网印刷的方式将不干胶印刷到各电极层的每两条电极的间隙上，然后将上、下电极层的电极相互垂直放置，分别贴于离子纤维层的两面，使上电极层的电极、下电极层的手掌和大拇指部分的电极与离子纤维完全接触，下电极层的食指、中指、无名指和小指部分的电极的中部与离子纤维接触但各手指两端不与离子纤维接触，完成柔性传感器层的封装；

S2.柔性传感器层与手套本体的封装

将封装好的柔性传感器层沿手套本体的外轮廓裁剪并将柔性传感器层的食指、中指、无名指和小指剪开，注意不要破坏电极；再将裁剪后的柔性传感器层和手套本体通过双面胶贴到一起，要注意两者手部位置的对应；

S3.柔性传感器层手指部分的连接

将柔性传感器层的下电极层的食指、中指、无名指和小指部分的电极采用连接导线或导电胶带一一对应连接，连接导线或导电胶带的长度以不影响手指运动为准，完成柔性传感器层手指部分的连接；

S4.柔性传感器层接线

柔性传感器层上、下电极层共有4个电极的电路连接端，将与相应电路连接端宽度相同的软排线用Z轴导通的双面胶重合贴与电极接线端固定在一起，即可直接接到电路中使用。