[發明專利]一種仿人型機器人多指手柔性三維力觸覺傳感器及其三維力檢測系統

有效

• 申請號: 201210193314.9
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102706489A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 張庭;姜力;劉宏;楊大鵬;樊紹巍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;B25J13/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

1.一種仿人型機器人多指手柔性三維力觸覺傳感器，其特征在于，它從上至下依次由傳力半球層(1)、柔性頂層電極層(2)、具有量子隧道效應的復合材料QTC層(3)和柔性底層電極層(4)組成；

傳力半球層(1)上設置有十二個傳力半球，所述十二個傳力半球呈二行六列的陣列式排列；

柔性頂層電極層(2)為柔性電路板結構，柔性頂層電極層(2)上設置有十二組測量電極(5)和八根金手指，該八根金手指包括八個管腳，分別是管腳R01、管腳R02、管腳R03、管腳R04、管腳R05、管腳R06、管腳R07和管腳R08；每組測試電極(5)由四個形狀相同的扇形鍍金電極組成，所述扇形鍍金電極的圓心角為90度，每組測試電極(5)中的四個扇形鍍金電極組成圓形，該圓形的直徑與柔性底層電極層(4)上的圓形電極的直徑相同，每組測試電極(5)中的四個扇形鍍金電極分別為扇形電極A、扇形電極B、扇形電極C和扇形電極D，十二組測量電極呈二行六列的陣列式排列；

具有量子隧道效應的復合材料QTC層(3)是由通過室溫硫化的絕緣硅橡膠將十二個具有量子隧道效應的復合材料QTC圓片膠結在一起形成的，該具有量子隧道效應的復合材料QTC圓片的直徑與柔性底層電極層(4)上的圓形電極的直徑相同，十二個具有量子隧道效應的復合材料QTC圓片呈二行六列的陣列式排列；

柔性底層電極層(4)為柔性電路板結構，柔性底層電極層(4)上設置有十二個電極和十二根金手指，每個電極均為圓形鍍金電極，所述十二個電極呈二行六列的陣列式排列；

傳力半球層(1)上的十二個傳力半球、柔性頂層電極層(2)上的十二組測量電極、具有量子隧道效應的復合材料QTC層(3)上的十二個具有量子隧道效應的復合材料QTC圓片和柔性底層電極層(4)上的十二個圓形電極分別一一對應；

并且傳力半球層(1)上的一個半球、柔性頂層電極層(2)上的一組電極、具有量子隧道效應的復合材料QTC層(3)上的一個具有量子隧道效應的復合材料QTC圓片和柔性底層電極層(4)上的一個圓形電極構成了一個觸覺單元，共十二個觸覺單元，并且相對應的一個傳力半球、一組電極、一個具有量子隧道效應的復合材料QTC圓片和圓形電極同軸；所述十二個觸覺單元的前三列的六個觸覺單元組成第一關節傳感單元，后三列的六個觸覺單元組成第二關節傳感單元；

柔性頂層電極層(2)上的位于第一行的六組的測試電極(5)中的扇形電極A串聯后與柔性頂層電極層(2)上的第一根金手指R01電氣連接；柔性頂層電極層(2)上的位于第一行六組測試電極(5)中的扇形電極B串聯后與柔性頂層電極層(2)上的第二根金手指R02電氣連接；柔性頂層電極層(2)上的位于第一行六組測試電極(5)中的扇形電極C串聯后與柔性頂層電極層(2)上的第三根金手指R03電氣連接；柔性頂層電極層(2)上的位于第一行六組測試電極(5)中的扇形電極D串聯后與柔性頂層電極層(2)上的第四根金手指R04電氣連接；柔性頂層電極層(2)上的位于第二行六組測試電極(5)中的扇形電極A串聯后與柔性頂層電極層(2)上的第五根金手指R05電氣連接；柔性頂層電極層(2)上的位于第二行中六組測試電極(5)的扇形電極B串聯后與柔性頂層電極層(2)上的第六根金手指R06電氣連接；柔性頂層電極層(2)上的位于第二行中六組測試電極(5)的扇形電極C串聯后與柔性頂層電極層(2)上的第七根金手指R07電氣連接；柔性頂層電極層(2)上的位于第二行中六組測試電極(5)的扇形電極D串聯后與柔性頂層電極層(2)上的第八根金手指R08電氣連接；位于同一列上的兩個柔性底層電極層(4)中的兩個圓形電極串聯后與柔性底層電極層(4)上的一根金手指連接；所述柔性底層電極層(4)上共有六根列金手指，該六根列金手指包括六個管腳，分別為管腳CO1、管腳CO2、管腳CO3、管腳CO4、管腳CO5和管腳CO6。

2.根據權利要求1所述的一種仿人型機器人多指手柔性三維力觸覺傳感器，其特征在于，所述傳力半球層(1)的材料為邵氏45-55A°的硅橡膠，傳力半球層(1)和柔性頂層電極層(2)粘合在一起。

3.根據權利要求1所述的一種仿人型機器人多指手柔性三維力觸覺傳感器，其特征在于，所述柔性頂層電極層(2)與柔性底層電極層(4)中各電極與金手指連接的布線方式采用并行布線方式。

4.根據權利要求1所述的一種仿人型機器人多指手柔性三維力觸覺傳感器，其特征在于，所述柔性頂層電極層(2)上的每組測試電極(5)的直徑為3000μm，相鄰兩個扇形電極之間的距離為500μm。