一种基于短路效应的柔性触觉传感器及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115950574A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211604303.5(22)申请日2022.12.13(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区潮王路18号(72)发明人孟海良施怡潇周凌轩钱鑫鲍官军(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200专利代理师陈升华(51)Int.Cl.G01L5/22(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种基于短路效应的柔性触觉传感器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于短路效应的柔性触觉传感器，包括用以采集传感信号的电极、充当基底的聚酰亚胺膜、用于构建电阻单元的导电漆膜、用于构建短路单元的导电膜以及用于保护的PE薄膜。所述的电极设置在所述聚酰亚胺膜上，所述导电漆膜设置在所述电极上形成电阻单元，所述导电膜放置在所述电阻单元上，所述的导电膜利用PE膜进行封装。本发明传感器可实现对多触点的压力检测且制造工艺简单，成本较低，可适用于大规模的商业化应用；采用电阻式传感方式，且电阻单元与短路单元在初始状态分离，大大提高了环境的抗干扰能力；传感器基材为柔性材料，允许在曲面上安装，可以更好地集成到机器人本体中。CN115950574ACN115950574A权利要求书1/1页1.一种基于短路效应的柔性触觉传感器，其特征在于，包括用以采集传感信号的电极、充当基底的聚酰亚胺膜、用于构建电阻单元的导电漆膜、用于构建短路单元的导电膜以及用于保护的PE膜。2.根据权利要求1所述的基于短路效应的柔性触觉传感器，其特征在于，所述的电极设置在所述聚酰亚胺膜上，所述导电漆膜设置在所述电极上形成电阻单元，所述导电膜放置在所述电阻单元上，所述的导电膜利用所述PE膜进行封装。3.根据权利要求2所述的基于短路效应的柔性触觉传感器，其特征在于，所述的导电膜通过双面胶进行粘接固定在所述电阻单元上。4.根据权利要求2所述的基于短路效应的柔性触觉传感器，其特征在于，所述的导电漆膜通过喷涂方式在所述电极上形成电阻单元。5.根据权利要求2所述的基于短路效应的柔性触觉传感器，其特征在于，所述的导电漆膜采用石墨导电漆制作。6.根据权利要求2所述的基于短路效应的柔性触觉传感器，其特征在于，所述的导电膜采用导电纤维布。7.根据权利要求1～6任一项所述的基于短路效应的柔性触觉传感器的制备方法，其特征在于，包括以下顺序执行步骤：(1)制备传感器电极，电极采用金属铜，按照设计的布置方式，在具有铜基材的聚酰亚胺膜上进行蚀刻，并且所有电极的引出线以同样的方法制作；(2)制备电阻单元，使用石墨导电自喷漆借助丝印钢网在电极处喷涂，然后将内含石墨导电漆的聚酰亚胺膜放入烘箱中在40～60℃下加热0.5～3小时，最后将膜取出冷却，得到含有电阻单元的聚酰亚胺膜；(3)传感器装配，在含有电阻单元的聚酰亚胺膜非传感区域粘贴双面胶，把导电纤维布与聚酰亚胺膜进行粘接并压实，然后利用PE膜在传感器上下表面进行封装保护。8.根据权利要求7所述的基于短路效应的柔性触觉传感器的制备方法，其特征在于，45～55℃下加热0.5～2小时。2CN115950574A说明书1/3页一种基于短路效应的柔性触觉传感器及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及机器人传感技术领域，具体涉及一种基于短路效应的柔性触觉传感器及其制备方法。背景技术[0002]触觉传感器是机‑物‑环境交互过程中的核心部件，其精确和稳定的严苛要求导致了商业化困难，成为了我国35项卡脖子技术中的有待解决的一项难题。触觉感知在机器人技术中具有一个共同的属性：它们感测机器人与物体和环境之间的物理接触，为运动控制系统提供对应接触区域的作用力以及表面特征信息，以使机器人的姿态能够根据目标任务进行动态调整，从而使得机器人在非结构化环境下工作成为可能。面向机械手复杂操作环境下的触觉传感器要求不仅能够感知力的变化，而且能够感知接触区域，其次还需要具备柔性，以保证安全的环境交互。在柔性触觉传感器领域较为常见的传感方式主要有电容式、电阻式、压电式、光学式和磁式等。电容式触觉传感器由于传感高灵敏度而受到研究者们的关注，但它们往往会受到寄生电容噪声和不需要的邻近效应的影响，通过采用新型传感材料或结构可减小外界干扰，但是这些新材料的微结构设计仍需要复杂的制造工艺来实现。电阻式触觉传感器能够表现出较强的外界抗干扰能力，在接触区域感知上具有明显的优势，但是传感器的灵敏度和重复性与电容式的传感器相比而言存在一定的差距,同时存在较大功耗。压电式触觉传感器具备传感高灵敏度，也能够被用于感测接触区域，但是不适合用于检测静态力。除此之外也有采用光学、磁等传感机制来设计触觉传感器，但是它们一般体积较大，不适合集成在机械手