[发明专利]一种仿生柔性三维力传感器及其三维力检测方法

权利要求书

1.一种仿生柔性三维力传感器，其特征在于，包括：

传感器基底,所述传感器基底的底面设置为固定面，所述传感器基底的侧面设置为受力面，所述传感器基底的上表面设置有仿生沟槽结构，所述仿生沟槽结构为模拟蝎子缝感受器的呈现扇形分布的多沟槽结构；

导电层，所述导电层为多个，分别设置在所述仿生沟槽结构及仿生沟槽结构周围一定范围内，每个导电层之间默认状态不接触；

电极，所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极为多电极组，每个第一电极与一导电层连接，所述第二电极为单电极，各个仿生沟槽结构上的导电层与所述第二电极共连接，所述第一电极和第二电极用于将仿生沟槽结构上的导电层连接为并联结构；

所述三维力为三轴向力，可同时检测三个方向的力，包括X轴、Y轴、以及垂直力的Z轴。

2.根据权利要求1所述的仿生柔性三维力传感器，其特征在于，所述呈现扇形分布的多沟槽结构、为沟槽结构整体呈现扇形分布的多沟槽结构。

3.根据权利要求1所述的仿生柔性三维力传感器，其特征在于，所述多沟槽结构的沟槽数量为N，其中N大于等于三。

4.根据权利要求1所述的仿生柔性三维力传感器，其特征在于，所述沟槽结构中的单个沟槽的整体形貌为直沟槽或者规则的弧形沟槽。

5.根据权利要求1所述的仿生柔性三维力传感器，其特征在于，所述仿生沟槽结构的横截面结构是三角形，下端尖角小于60°。

6.根据权利要求1所述的仿生柔性三维力传感器，其特征在于，所述受力面为传感器与外界力接触的地方，三维力施加在所述受力面；

所述受力面的形状受施力物体的影响，所述受力面大小和形状与施力物体与传感器接触的面大小形状一致。

7.根据权利要求1所述的仿生柔性三维力传感器，其特征在于，所述固定面为与具有仿生沟槽结构的面相对的对称面，用于固定传感器。

8.根据权利要求1所述的仿生柔性三维力传感器，其特征在于，所述导电层通过在所述传感器基底上借助掩膜版溅射、涂抹或者蒸镀导电材料制备形成。

9.根据权利要求1所述的仿生柔性三维力传感器，其特征在于，所述导电层的导电材料包括但不限于自金、银、铜以及碳纳米粒子中的一种或多种。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的仿生柔性三维力传感器的三维力检测方法，其特征在于，包括步骤：

当仿生柔性三维力传感器未受外力时，未发生形变，此时分别将第二电极和分别设置在所述仿生沟槽结构上的第一电极连接，构成的并联电路，每条支路中的电阻分别为仿生沟槽结构处导电层的初始电阻；

当传感器基底的受力面受到外力时，设置在传感器基底仿生沟槽结构发生形变；对应的设置仿生沟槽结构上导电层随之发生形变，导致自身电阻发生变化，此时并分别将第二电极和第一电极连接，构成并联电路，每条支路中的电阻分别为仿生沟槽结构处导电层的实际电阻；

通过预先对仿生柔性三维传感器进行标定，确定各个仿生沟槽结构处的电阻变化与三维力大小的关系，通过检测电阻信号变化确定三维力大小和方向。