[發明專利]一種高靈敏五自由度陣列式觸覺傳感器有效
| 申請號： | 201810224704.5 | 申請日： | 2018-03-19 |
| 公開（公告）號： | CN108680287B | 公開（公告）日： | 2020-06-26 |
| 發明（設計）人： | 楚中毅;蘇琳;孫俊;宋婷;朱康武 | 申請（專利權）人： | 北京航空航天大學 |
| 主分類號： | G01L1/14 | 分類號： | G01L1/14 |
| 代理公司： | 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251 | 代理人： | 楊學明;鄧治平 |
| 地址： | 100191*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 靈敏 自由度 陣列 觸覺 傳感器 | ||
1.一種高靈敏五自由度陣列式觸覺傳感器，其特征在于：由上至下，依次由上層印制電路板(11)、剪切電介質層(4)、中間層印刷電路板(12)、正向電介質層(8)和下層印刷電路板(13)組成，其中，
所述的上層印制電路板(11)為雙面板，上面板整體覆銅接地，作為傳感器的上表面；下面板設置沿斜對角線呈橫縱向對稱分布的多對條狀裸露電極，作為剪切力檢測的接地極；
所述的中間層印刷電路板(12)為四面板，上面板設置與所述上層印制電路板(11)下面板鏡像的多對條狀裸露電極，作為剪切力檢測的感應極；下面板設置N2塊矩形裸露電極，作為正壓力檢測的感應極；
所述的下層印制電路板(13)為雙面板，上面板設置一大矩形裸露電極，作為正壓力檢測的接地極；下面板整體覆銅接地，作為傳感器的下表面；
所述的剪切電介質層(4)和正向電介質層(8)作為傳感器力敏感元件，為一層硅橡膠材質形成的矩形平膜片；
所述的上層印制電路板(11)下面板和中間層印刷電路板(12)上面板設置的多對條狀裸露電極為雙叉指結構，且上下鏡像的雙叉指電極在對齊上要求雙叉指電極結構有小量的偏移，以在每兩個相鄰的電容極板之間產生一對差分信號，實現觸覺傳感器在剪切力方向的超高靈敏度檢測，同時抗共模干擾能力大大增強，確保剪切力檢測中與正壓力的解耦；
所述的正向電介質層(8)為一層稀疏結構的硅像膠，進一步提高觸覺傳感器正壓力靈敏度；剪切電介質層(4)為一層大剪切模量的均勻硅橡膠，進一步提高觸覺傳感器壓力與剪切力靈敏度；
所述的下層印制電路板(13)上面板的大矩形裸露電極面積須略大于所述的中間層印刷電路板(12)的N2塊矩形裸露電極的外圍面積，保證正壓力檢測中與剪切力解耦；
所述的上層印制電路板(11)下面板設置的橫縱向對稱分布的多對條狀裸露電極長度須略大于所述中間層印制電路板(12)上面板的電極的長度，可實現剪切力檢測電容器的橫縱向解耦；
所述的雙叉指電極的指狀結構寬度須遠遠大于電容極板間距與雙叉指電極正對面寬度的乘積，實現剪切力檢測中與正壓力解耦能力；
所述的中間層印刷電路板(12)下面板設置N2塊矩形裸露電極，呈N×N陣列式分布，可達高分辨率空間力檢測，N2路信號布線時保證最短走線路徑到達可編程電容數字轉換芯片，以減少雜散電容產生；
所述的上層印制電路板(11)、中間層印刷電路板(12)和下層印刷電路板(13)采用印制電路板技術(PCB技術)制作；所述的剪切電介質層(4)和正向電介質層(8)采用MEMS制作工藝技術和倒模技術制備；
所述的中間層印刷電路板(12)嵌入檢測電路，中間層印刷電路板(12)四面板的其中兩面實現檢測電路的布線。
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