[发明专利]折叠充磁方法、柔性触觉传感结构及柔性触觉传感器

说明书

本发明公开了一种折叠充磁方法，其采用将待充磁的柔性磁片进行折叠，然后进行充磁；所述柔性磁片被抚平时，所述折叠形成的折痕为沿磁片中心等角度布置的直线结构，且所述直线为3～10条。同时本发明还提供了一种磁柔性触觉传感结构以及由其得到的柔性触觉传感器。本发明采用了折叠充磁的磁片，同时利用霍尔元件检测磁场变化，实现增强放置霍尔传感器的磁片中心位置处的磁场强度，并且可以精确检测力的位置。该发明利用霍尔元件检测磁场变化，将折叠充磁的小磁片放置在霍尔元件的正上方，大大提高了指定位置附近的磁场强度，它可以作为软触觉传感器获得多维负载信息。

技术领域

本发明属于物理传感器设计技术领域，具体是提供一种折叠充磁方法、磁柔性触觉传感结构及柔性触觉传感器。

背景技术

柔性触觉传感器可以被应用到其家人皮肤人和可穿戴电子设备等范围，为近年来的一个新兴领域。现在市面上有许多采用不同传感机制的触觉传感器，如压电阻力、压电、和电容性等。但是传统的触觉传感器有很多限制和不足，比如从传统的触觉传感器上可以感知到的信息相对单一，仅限于压力，显示剪切力或指尖表面结构和力的位置无法识别。

论文文献1(Jeong,Yongrok and Park,Ultrathin,Biocompatible,and FlexiblePressure Sensor with a Wide Pressure Range and Its Biomedical Application,ACSSensors.5(2020)481–489. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.9b02260.)中提到的生物相容性和柔性压力传感器只能得到压力数据，无法获取其他信息。

发明内容

本发明提出了一种折叠充磁方法，利用该方法，可以使得磁片中心的磁强强度显著增强。

本发明提供了一种基于上述充磁方法得到的柔性触觉结构及传感器，利用磁场传感器得到的磁场强度，可以精确判断所受力的位置。

本发明同时提供了一种柔性触觉传感器，该传感器可以用作不受束缚的触觉传感器，可以运用到极端环境中用作机器人的手部触觉传感器。该传感器也可以精确判定所受力的位置，并且是柔软的，可以运用到机器人精确取拿易碎物体的情况中。

本发明基于折叠充磁法的柔性传感器为这些问题提供了解决方案。通过对角充磁方法制备的磁性柔性传感器能够精确感应到力的位置，在机器人的触觉皮肤领域具有很大的应用前景。由于所使用的霍尔元件与磁片之间也是无接触的，也可以运用到某些特定的无法建立连线的情况下。

一种折叠充磁方法，将待充磁的柔性磁片进行折叠，然后进行充磁；所述柔性磁片被抚平时，所述折叠形成的折痕为沿磁片中心等角度布置的直线结构，且所述直线至少为3条。

通过对折叠的柔性磁片进行重新，可以显著增强磁片中心处的磁场强度。

本发明中，所述柔性磁片在抚平状态下，可以为圆形、椭圆形、长方形、正方形、三角形以及任一其他对称或非对称的结构。作为优选，所述柔性磁片在抚平状态下为对称结构。

作为优选，所述折痕为3～10条。作为进一步优选，磁片被抚平时，所述折叠形成的折痕为沿磁片中心等角度布置的3～8个，进一步优选为 3～6个；更进一步优选为4个。四个折痕时，形成两条完整的相互垂直的直线结构。

作为优选，所述柔性磁片中含有40～80％的永磁体。