基于压阻式和电容式组合的柔性三维力触觉传感器

摘要

本发明公开了一种基于压阻式和电容式组合的柔性三维力触觉传感器。该柔性三维力触觉传感器由起支撑作用的弹性基底、柔性电路下层、四周填充有柔性填充物的三维力敏感阵列、柔性电路上层和起保护作用的弹性凸起层五部分构成一个结构紧凑的三维力传感构件。每个三维力敏感单元同时集成竖直布置的力敏感应变片和四组竖直布置的感应电容，分别对竖直法向力和水平切向力敏感。该柔性三维力触觉传感器具有静态性与动态性俱佳的特点，并可减少外界表面金属所造成的电容耦合对测量的干扰，实现对三维力的精确测量，可应用于人工假肢、机械手等机电设备上。

主权项

一种基于压阻式和电容式组合的柔性三维力触觉传感器，其特征在于：从下至上依次由弹性基底层（7）、柔性电路下层（6）、四周填充有柔性填充物（5）的三维力敏感阵列（11）、柔性电路上层（2）以及弹性凸起层（1）构成；所述四周填充有柔性填充物（5）的三维力敏感阵列（11），是由2×2以上结构相同的三维力敏感单元构成：均包括呈立体中空状的硅基体（10）、绝缘弹性体（9）、四块敏感电极板（4）、中心敏感电极柱（3）和力敏感应变片（8）；绝缘弹性体（9）位于硅基体（10）中心腔的底部；四块敏感电极板（4）呈正方形分布，竖直粘结在硅基体（10）的内表面，并与硅基体（10）的上表面对齐；中心敏感电极柱（3）竖直粘结在绝缘弹性体（9）上面，中心敏感电极柱（3）的四个侧表面分别与各自敏感电极板正对，形成四组感应电容；力敏感应变片（8）贴在绝缘弹性体（9）一个侧面。