[发明专利]柔性光学触觉传感器的制备方法及柔性光学触觉传感器

说明书

本申请提供了一种柔性光学触觉传感器的制备方法及柔性光学触觉传感器。在制备柔性光学触觉传感器时，主要包括两个步骤，一是制备光波导，二是采用包层材料对光波导进行封装。其中，在制备光波导阶段，在采用透明光刻胶形成一种透明光刻图案后，会使用有色光刻胶对这种透明光刻图案进行标记，以防止后续制备过程中无法定位薄膜光路；进一步地，采用对双光子聚合光刻胶进行双光子聚合加工的方式来形成波导光栅，能够大大提高触觉传感器的空间分辨率；另外，在上述制备过程中，所形成的光刻图案和波导光栅的厚度均为微纳米级，使得制备的触觉传感器具备良好的可弯曲性。综上，采用上述制备方法能够得到一种具备柔性和高空间分辨率的触觉传感器。

技术领域

本申请涉及人工智能技术领域，特别涉及一种柔性光学触觉传感器的制备方法及柔性光学触觉传感器。

背景技术

随着人工智能技术的快速发展和广泛应用，智能机器人不但需要完成设定的机械运动，还需要感知外界环境并做出反馈，因此，将触觉传感器与智能机器人相结合成为了当前一个重要的发展方向。

近年来，研究人员致力于研发基于不同原理的触觉传感器，例如压阻原理、电容原理、压电原理、磁传感原理以及光学原理等等。其中，基于光学原理的触觉传感器由于其具有体积小、集成度高以及不受电磁干扰等优势，受到了研究人员的青睐。

然而，传统光纤主要由石英玻璃构成，光纤硬而脆，通常只能承受厘米级的弯曲，弯曲性较差；同时，传统光纤的光栅刻写方式对纤芯的折射率调制极其有限，导致触觉传感器的空间分辨率较低。可见，采用传统光纤制备方式得到的触觉传感器很难直接应用于智能机器人的触觉传感领域。因此，如何基于光学原理制备出一种具有柔性和高空间分辨率的触觉传感器，便成为了本领域技术人员亟待解决的一个问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种柔性光学触觉传感器的制备方法及柔性光学触觉传感器，通过该制备方法得到的触觉传感器具备柔性和高空间分辨率，比如能够直接应用于智能机器人的触觉传感领域等。该技术方案如下：

一方面，提供了一种柔性光学触觉传感器的制备方法，该方法包括：

制备光波导；该光波导包括第一光刻图案、第二光刻图案以及波导光栅，该第一光刻图案是基于透明光刻胶形成的透明图案，该第二光刻图案是基于有色光刻胶形成的有色图案，该第二光刻图案用于标记该第一光刻图案，该波导光栅是通过对双光子聚合光刻胶进行双光子聚合加工得到的；

采用包层材料，将该光波导封装成柔性光学触觉传感器；

其中，该第一光刻图案、该第二光刻图案以及该波导光栅的厚度均为微纳米级，该包层材料为柔性材质。

另一方面，提供了一种柔性光学触觉传感器，该柔性光学触觉传感器包括光波导和用于封装光波导的包层材料。

其中，光波导包括第一光刻图案、第二光刻图案以及波导光栅。

第一光刻图案是基于透明光刻胶形成的透明图案，第二光刻图案是基于有色光刻胶形成的有色图案，第二光刻图案用于标记第一光刻图案，波导光栅是通过对双光子聚合光刻胶进行双光子聚合加工得到的；

其中，该第一光刻图案、该第二光刻图案以及该波导光栅的厚度均为微纳米级，该包层材料为柔性材质。

在一种可选地实现方式中，该柔性光学触觉传感器还包括与光波导连接的柔性引线，该柔性引线为蛇形结构。

在一种可选地实现方式中，该透明光刻胶为透明SU-8光刻胶；该有色光刻胶为有色SU-8光刻胶；该双光子聚合光刻胶为PMMA(Polymethyl Methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)光刻胶；该包层材料为透明硅胶。