[發明專利]全柔性三維力觸覺傳感器

有效

• 申請號: 201310244322.6
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103335754A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 黃英;楊慶華;繆偉;張玉剛;劉彩霞;吳思諭;李銳琦;袁海濤
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.全柔性三維力觸覺傳感器，其特征是：在柔性基體內，位于同一平面上、以一個壓力敏感件為中心形成電阻R5；以四個相同的拉伸敏感件分別排布在Y軸正方向、Y軸負方向、X軸正方向以及X軸正方向，分別形成電阻R₁、電阻R₃、電阻R₂和電阻R₄，構成設置在被檢測區域表面的三維力觸覺傳感單元；各三維力觸覺傳感單元在被檢測區域表面呈陣列排布，相互之間柔性基體填充，構成三維力觸覺傳感器。

2.根據權利要求1所述的全柔性三維力觸覺傳感器，其特征是：所述拉伸敏感件是以在硅橡膠中填充碳納米管形成的柔性導電橡膠為材質；所述壓力敏感件是以在硅橡膠中填充炭黑形成的柔性導電橡膠為材質；所述柔性基體是在硅橡膠中填充二氧化硅，使得所述柔性基體與拉力敏感件以及壓力敏感件的硬度為一致。

3.根據權利要求1所述的全柔性三維力觸覺傳感器，其特征是：所述三維力觸覺傳感單元中的三維力按下式解析獲得：

kxFx=ΔR2/R2-ΔR4/R42]]>

kyFy=ΔR1/R1-ΔR3/R32]]>

k_zF_z＝ΔR₅/R₅

上式中：

F_x、F_y和F_z分別是三維力觸覺傳感單元在x、y和z方向上所受的作用力；

k_x、k_y和k_z分別是三維力觸覺傳感單元對于作用力F_x、F_y和F_z的電阻系數，所述k_x、k_y和k_z通過試驗進行標定獲得；

R₁、R₂、R₃、R₄和R₅分別是三維力觸覺傳感單元在未受力狀態下的y軸正方向上的電阻初始阻值、x軸正方向上的電阻初始阻值，y軸負方向上的電阻初始阻值，x軸負方向上的電阻初始阻值，以及z軸方向上的電阻初始值；

ΔR₁、ΔR₂、ΔR₃、ΔR₄和ΔR₅是在三維力觸覺傳感單元受到作用力時，分別排布在Y軸正方向、X軸正方向、Y軸負方向、以及X軸正方向上的各拉伸敏感件以及位于中心的壓力敏感件的電阻值變化量。