[實用新型]一種假肢手穿戴式柔性觸覺傳感器及其觸覺檢測裝置

有效

• 申請號: 201420672679.4
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN204214475U
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 席凱倫;汪延成;梅德慶;梁觀浩;陳子辰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

技術領域

本實用新型涉及一種觸覺傳感器及其檢測裝置，尤其涉及一種假肢手穿戴式柔性觸覺傳感器及其觸覺檢測裝置。

背景技術

觸覺傳感器是智能假肢手獲取接觸信息不可缺少的手段，根據觸覺傳感器提供的信息，智能假肢手可對目標物體進行可靠抓取,?并可進一步感知它的大小、形狀、輕重、軟硬等物理特性。智能假肢手在抓取物體時由于不能獲得接觸信息而導致的抓取不可靠會帶來極大的危險。現有的應用于智能假肢手的觸覺傳感器大都只能檢測法向力，而不能檢測到切向力的大小。但切向力的檢測對抓取的可靠性有著很重要的作用。并且應用于智能假肢手的觸覺傳感器要求觸覺傳感器具有高度柔性和小型化，可以牢固貼服手指表面和集成在智能假肢手的手指中。有效的安裝方式對觸覺傳感器的可靠性同樣有著至關重要的作用。

中國國家實用新型專利（公開號CN201210193314.9）公開了一種仿人型機器人多手指柔性三維力觸覺傳感器及其三維力檢測裝置。該傳感器采用具有量子隧道效應的壓敏復合材料Quantum?Tunneling?Composites（QTC），當QTC不受外力施壓時，其本體為絕緣體，電阻阻值高達1k?；當QTC受到外力施壓時，本體發生壓縮形變，QTC呈現導電特性，電阻阻值隨著壓力的增大而逐漸變小。該傳感器整體具有柔性，可以檢測三維力。但是該傳感器電極電路分為上下兩層，在長期受力過程中容易毀壞電路，而且未說明觸覺傳感器有效的安裝方式，影響觸覺傳感器的可靠性，難以滿足智能假肢手運動反饋控制的需求。

發明內容

針對現有觸覺傳感器及其檢測裝置在假肢手中的安裝不牢靠的問題，以及現有觸覺傳感器只是簡單的信號采集電路設計問題，本實用新型的目的在于提供一種假肢手穿戴式柔性觸覺傳感器及其觸覺檢測裝置，解決了多數觸覺傳感器不能同時檢測三維接觸力和滑移信號的問題，能夠便利地綁定在智能假肢手的手指內部的支撐體的非規則曲面上，可用于三維接觸力和滑移信號的檢測。

本實用新型采用的技術方案是：

一、一種假肢手穿戴式柔性觸覺傳感器：

從下至上緊密貼合柔性電極層、中間層以及PDMS凸起層；中間層包括具有壓敏效應的導電橡膠陣列與填充在導電橡膠陣列周圍的柔性填充物，導電橡膠陣列是由導電橡膠單元陣列排布而成，導電橡膠單元正下方的柔性電極層上設有測試電極組，測試電極組與導電橡膠單元的陣列分布方式相同，導電橡膠單元與柔性電極層上的一組測試電極組的邊長相同；PDMS凸起層上設有與各個導電橡膠單元對應的微型凸臺結構，位于導電橡膠單元正上方；柔性電極層為“十”字形結構的柔性電路板，中間層以及PDMS凸起層覆蓋在“十”字形中部，測試電極組覆蓋在“十”字形中部和下側伸展邊，位于柔性電路板上側、左側和右側的伸展邊邊緣設有用于綁定傳感器的維可牢尼龍搭扣，以便穿戴在手指上。

所述的每組測試電極組均為呈正方形形狀的五電極結構，五電極結構由均勻分布在四角的四個直角三角形電極及其中心的正方形電極組成，處于中心的正方形電極作為公用電極；每行測試電極組的所有正方形電極通過并行布線方式的引線串聯連接后引出管腳，位于同一列上的測試電極組中位置相同的直角三角形電極通過并行布線方式的引線串聯連接后引出管腳，M行測試電極組由正方形電極引出M個管腳作為行電極，N列測試電極組由直角三角形電極引出4N個管腳作為列電極。

所述的導電橡膠陣列通過常溫固化的柔性填充物粘結在一起。

所述的導電橡膠陣列為3×3的陣列分布，導電橡膠單元為正方形導電橡膠片。

所述的導電橡膠陣列采用日本INABA公司生產的Inastomer導電橡膠，柔性電極層為雙面柔性電路板，采用聚酰亞胺薄膜作為基材。

二、一種假肢手穿戴式柔性觸覺檢測裝置：