[发明专利]一种可检测多级力的柔性传感单元及制作方法

说明书

一种可检测多级力的柔性传感单元及制作方法，利用压容单元和压阻单元叠加封装于上封装膜和下封装膜之间；压容单元包括上极板、介电层和下极板，所述介电层安装于所述上极板和所述下极板之间；所述压阻单元包括硅胶管和液态导电合金，所述液态导电合金注入所述硅胶管中；发明通过压容单元在外力较小的范围内工作，通过压阻单元在外力较大的范围内工作，通过电容单元和电阻单元在工作中相互转换，既可以保证多级力测量的精确性，又可以提高测量力大小的范围。

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种可检测多级力的柔性传感单元及制作方法。

背景技术

传感技术一直以来都是极具挑战和潜力的发展方向，在机器人、医疗健康等领域有着广阔的发展前景。随着人机交互、运动健康监控等细分领域的快速发展，相关产品对传感单元提出了更高的要求，不仅需要传感器具有一定柔性能够使其紧密贴合于机器人的多种非平面表面,而且需要大量程的可检测范围来满足绝大部分机器人应用场景需求。

自2004年以来，研究者们已研究出基于压阻式、电容式、压电式和有机场效应晶体管等类型的柔性传感单元，但就目前的研究结果可看出单一检测原理的力传感器却难以覆盖大范围力的变化,这严重影响了传感器在机器人领域的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可检测多级力的柔性传感单元及制作方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可检测多级力的柔性传感单元，包括上封装膜、压容单元、压阻单元和下封装膜；所述压容单元和所述压阻单元叠加封装于所述上封装膜和所述下封装膜之间；所述压容单元包括上极板、介电层和下极板，所述上极板和所述下极板的结构相同，所述介电层安装于所述上极板和所述下极板之间；所述压阻单元包括硅胶管和液态导电合金，所述液态导电合金注入所述硅胶管中；所述上封装膜与所述压容单元的上极板进行连接，所述压容单元的下极板与所述压阻单元的上层进行叠加放置，所述压阻单元的底层与所述下封装膜进行连接。

优选的，所述上极板和所述下极板的结构包括铜箔导电胶带和铬片；两层并排所述铜箔导电胶带正交放置，所述铬片安装于两层所述铜箔导电胶带的正交处。

优选的，所述铜箔导电胶带中设有粘性面，两层所述铜箔导电胶带中的粘性面相对安装，并将所述铬片通过所述粘性面进行固定。

优选的，所述介电层包括纳米胶带，一层以上所述纳米胶带两两相互正交叠放。

优选的，所述液态导电合金选用铟镓合金、铟镓锡合金或铋铟锡合金。

优选的，所述硅胶管设置为螺旋形状，两段所述硅胶管相互串联，并将形成的螺旋形状套合，形成双螺旋形状。

优选的，所述压阻单元设有一层以上的所述双螺旋形状的硅胶管，相邻的两层所述硅胶管之间通过硅胶进行粘接。

一种可检测多级力的柔性传感单元制作方法，将铜箔导电胶带正交放置，并在正交处安装铬板形成电极板；将并排放置的纳米胶带层与层之间正交放置形成介电层；将所述介电层安装于两个所述电极板之间，形成压容单元；

将液态导电合金注入硅胶管中，对所述硅胶管两端进行密封，并引出导线设置为螺旋状，将两段所述硅胶管通过所述导线进行串联，形成相互套合的双螺旋形状，一层以上所述双螺旋形状进行上下粘接，并将双螺旋形状的所述硅胶管通过所述导线进行串联，形成压阻单元；

将所述压容单元和所述压阻单元重叠，并排封装于封装膜之间。