[发明专利]一种基于变压器原理的柔性触觉传感器及其柔性触觉检测系统

权利要求书

1.一种基于变压器原理的柔性触觉传感器，其特征在于，该传感器的传感单元包括从上至下依次设置的敏感层(10)、信号转换层(20)和电磁屏蔽层(6)；

敏感层(10)包括弹性体(2)和嵌入弹性体(2)中间的敏感片(1)；弹性体(2)底部中间开有空腔，空腔内为倒圆锥结构，所述倒圆锥结构的锥体尖部与信号转换层(20)接触，弹性体(2)顶部为凸起半球结构；敏感片(1)采用导磁敏感片或导电敏感片；

信号转换层(20)包括初级线圈(3)、次级线圈(4)和基底(5)；初级线圈(3)和次级线圈(4)均包裹在基底(5)内，初级线圈(3)设置在下层，次级线圈(4)设置在上层；

电磁屏蔽层(6)设置在信号转换层(20)的底部；

向初级线圈(3)中输入正弦激励电压，次级线圈(4)输出感应电压，当传感单元受到接触外力时，嵌入弹性体(2)中的敏感片(1)产生位移，敏感片(1)产生的磁场由于位置的改变使得次级线圈(4)周围的磁场发生改变，进而导致次级线圈(4)输出的感应电压的幅值发生改变。

2.根据权利要求1所述的一种基于变压器原理的柔性触觉传感器，其特征在于，所述敏感层(10)和信号转换层(20)之间通过粘合剂粘贴。

3.根据权利要求1所述的一种基于变压器原理的柔性触觉传感器，其特征在于，传感单元以3×3构成传感器阵列，传感单元之间的间隔为5.3mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于变压器原理的柔性触觉传感器，其特征在于，所述电磁屏蔽层(6)采用导磁屏蔽片和导电屏蔽片构成双层电磁屏蔽片。

5.根据权利要求1所述的一种基于变压器原理的柔性触觉传感器，其特征在于，所述初级线圈(3)、次级线圈(4)和基底(5)采用柔性电路板工艺制成柔性PCB。

6.一种基于柔性触觉传感器的柔性触觉检测系统，该检测系统基于权利要求1所述的柔性触觉传感器实现，其特征在于，该检测系统包括柔性触觉传感器和数据采集系统；

所述数据采集系统包括激励源、信号处理模块和数据采集模块；

所述激励源包括波发生器和运算放大器，波发生器产生的激励信号经运算放大器输出至柔性触觉传感器的初级线圈(3)；

所述信号处理模块包括运算放大器和峰值包络检波器，运算放大器将柔性触觉传感器中次级线圈(4)输出的感应电压放大后输出至峰值包络检波器，峰值包络检波器检测感应电压的幅值；

所述数据采集模块包括数据采集卡和上位机，峰值包络检波器检测获得的幅值由数据采集卡获取后输出至上位机，上位机对数据进行存储和显示。

7.根据权利要求6所述的一种基于柔性触觉传感器的柔性触觉检测系统，其特征在于，所述激励源中运算放大器的数量与柔性触觉传感器中初级线圈(3)的数量相对应；

所述信号处理模块中运算放大器的数量与柔性触觉传感器中次级线圈(4)的数量相对应。

8.根据权利要求6所述的一种基于柔性触觉传感器的柔性触觉检测系统，其特征在于，所述激励源的运算放大器的外围电路包括：电阻R1～R3和电容C1；

波发生器产生的激励信号输出端同时连接运算放大器的同相输入端和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接GND，运算放大器的反相输入端同时连接电阻R2的一端、电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接运算放大器的输出端，电阻R2的另一端接GND，运算放大器的输出端连接柔性触觉传感器的初级线圈(3)，电容C1与初级线圈(3)并联。

9.根据权利要求8所述的一种基于柔性触觉传感器的柔性触觉检测系统，其特征在于，所述R1为50Ω，R2为500Ω，R3为800Ω；

根据计算获得电容C1：8nF，其中，f表示激励频率1MHz，L表示初级线圈(3)的电感3.28μH。

10.根据权利要求6所述的一种基于柔性触觉传感器的柔性触觉检测系统，其特征在于，所述峰值包络检波器包括设置在前端的二极管和设置在后端的RC低通滤波器。