[发明专利]一种柔性触觉传感器

说明书

本发明一种柔性触觉传感器，包括上电极层、中间电极层、下电极层、柔性绝缘层、压电薄膜和两个绝缘的具有弹性的柔性介质层；一个柔性介质层位于上电极层与中间电极层之间，该柔性介质层的上、下表面分别紧贴上电极层的下表面、中间电极层的上表面；另一个柔性介质层位于中间电极层与下电极层之间，该柔性介质层的上、下表面分别紧贴中间电极层的下表面、下电极层的上表面；柔性绝缘层紧贴在下电极层的下表面，压电薄膜紧贴在柔性绝缘层的下表面。该触觉传感器可同时测量剪切力的大小和方向以及正压力，克服了现有技术中大多数触觉传感器只能测量正压力的缺陷，使机器人更加智能，也使机器人的行动更加准确和快捷。

技术领域

本发明涉及机器人触觉传感器技术领域，特别涉及一种柔性触觉传感器。

背景技术

随着人类生活的进步，触觉传感器在很多方面都有了广泛的应用，尤其是可穿戴设备、仿生机器人、医疗护理等领域。随着人工智能技术的发展，对人机交互的要求越来越高，要求机器人能够准确感知人的动作意图，而触觉传感器是机器人感知人体动作的媒介，主要用来感知机器人受到的外力。目前大多数触觉传感器能够测量正压力，而触觉传感器真正受到的是空间任意方向的力，因此测量得到的力并不能真实的反映机器人所受的力。

申请公布号为CN 103852088 A的专利公布了一种触觉传感器，该触觉传感器的单元电容由4个电容区组成，每个电容区分别包含四个第一电极和对应的第二电极，由此来区分所受剪切力的方向；此外需要通过位于同一侧的两个电容的电容变化来判断剪切力的方向，该传感器只能定性的分析电容的变化，进而判断剪切力的方向，不能定量分析剪切力的大小；本传感器不能测量受到的正压力，因此不能测量传感器受到的任意方向的外力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种柔性触觉传感器。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种柔性触觉传感器，其特征在于，包括上电极层、中间电极层、下电极层、柔性绝缘层、压电薄膜和两个绝缘的具有弹性的柔性介质层；一个柔性介质层位于上电极层与中间电极层之间，该柔性介质层的上、下表面分别紧贴上电极层的下表面、中间电极层的上表面；另一个柔性介质层位于中间电极层与下电极层之间，该柔性介质层的上、下表面分别紧贴中间电极层的下表面、下电极层的上表面；柔性绝缘层紧贴在下电极层的下表面，压电薄膜紧贴在柔性绝缘层的下表面；压电薄膜的上、下表面各引出一根导线，分别与电荷放大器相连；

所述上电极层包括横向的第一电极、第二电极和第三电极，第一电极和第三电极分别位于第二电极的上、下端，与第二电极相互平行且不接触；第一电极、第二电极和第三电极在上电极层上分别引出一根导线；

所述下电极层包括竖向的第四电极、第五电极和第六电极，第四电极和第六电极分别位于第五电极的两侧，与第五电极相互平行且不接触；第五电极的长度等于第一电极与第三电极之间的最短距离；第四电极与第六电极之间的最短距离等于第二电极的长度；第四电极、第五电极和第六电极在下电极层上分别引出一根导线；

所述中间电极层的长、宽分别等于第二电极的长度和第五电极的长度，使第二电极和第五电极在空间中恰好与中间电极层完全重合；这样中间电极层分别与第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极和第六电极构成电容单元，即该传感器由六个电容单元构成；中间电极层引出一根导线，与外部测量电路的GND端相连；第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极和第六电极的导线分别接入外部测量电路的容阻分压电路中，各个电极相互并联；

柔性介质层的长、宽分别等于第一电极与第三电极之间的最大距离以及第四电极与第六电极之间的最大距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：