[發明專利]柔性觸覺傳感裝置、系統及其制造方法

有效

• 申請號: 201811324873.2
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109269694B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 馮雪;梁紫微;趙倩
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本公開涉及一種柔性觸覺傳感裝置、系統及其制造方法。該裝置包括設置有柔性紋路凸起的柔性基底和多個柔性傳感組件包括依次連接的第一固定部、第一應變部、連接部、第二應變部和第二固定部，其中，每個柔性傳感組件按照排布規則匹配安裝在柔性紋路凸起的對應位置上，且每個柔性傳感組件至少部分地嵌入柔性紋路凸起中，第一固定部和第二固定部固定在柔性基底上，第一應變部和第二應變部分別位于柔性紋路凸起的兩側，連接部位于柔性紋路凸起的頂部。本公開實施例所提供的柔性觸覺傳感裝置、系統及其制造方法，制造的過程簡單，裝置的集成度高、受力響應快、測量的準確性和線性度高。

技術領域

本公開涉及傳感技術領域，尤其涉及一種柔性觸覺傳感裝置、系統及其制造方法。

背景技術

觸覺感知是人和外界進行交互的重要方式之一。人體皮膚內分布著數量和功能不一的各種具有觸覺感知能力的功能細胞，它們可以將外界的壓力和摩擦力信號轉化為電信號傳到我們的大腦，而在皮膚上的毛發和指紋這兩種重要的結構輔助著功能細胞的工作。觸覺的最基本的功能之一便是抓取物體，觸覺的存在使得人類可以以恰到好處的力氣抓取一個物體，不至于讓其掉落，同時又不會讓被抓取的物體因為受到太大的力而發生變形破壞。這樣的例子在生活中處處可見，比如用手完整拿起一塊易碎的豆腐，或是拿起一瓶開口的塑料的飲料，并不讓液體擠出來等。人的觸覺不光可以感知壓力，還可以感知不同程度的摩擦力以及在接觸物體表面輕輕滑動過程中產生的摩擦震動。正是通過對這種摩擦力以及摩擦震動的感知，人類才可以識別出不同粗糙度、不同材質、不同紋理的物體，才可以感受到絲綢的柔滑、麻布的粗糙、玻璃的光潔。摩擦力以及摩擦震動的感知也是觸覺非常重要的一部分。

相關技術中，各類觸覺傳感器不能解耦壓力和摩擦力，無法識別摩擦震動。

發明內容

有鑒于此，本公開提出了一種能夠解耦壓力和摩擦力，且能夠識別摩擦震動的柔性觸覺傳感裝置、系統及其制造方法。

根據本公開的一方面，提供了一種柔性觸覺傳感裝置，所述裝置包括多個柔性傳感組件和柔性基底，

所述柔性基底上設置有柔性紋路凸起，柔性傳感組件包括依次連接的第一固定部、第一應變部、連接部、第二應變部和第二固定部，

其中，每個柔性傳感組件按照排布規則匹配安裝在所述柔性紋路凸起的對應位置上，且每個柔性傳感組件至少部分地嵌入柔性紋路凸起中，所述第一固定部和所述第二固定部固定在所述柔性基底上，所述第一應變部和所述第二應變部分別位于所述柔性紋路凸起的兩側、且所述第一應變部和所述第二應變部的位置相互對應，所述連接部位于所述柔性紋路凸起的頂部，

其中，所述連接部與所述第一應變部之間成第一固定角度，所述連接部與所述第二應變部之間成第二固定角度。

對于上述裝置，在一種可能的實現方式中，所述第一固定部、所述第一應變部、所述第二應變部和所述第二固定部，包括第一柔性襯底層、金屬層和第二柔性襯底層，所述連接部包括第一柔性襯底層和第二柔性襯底層，

其中，所述第一應變部和所述第二應變部中的金屬層分別構成第一應變片和第二應變片，所述第一固定部和所述第二固定部中的金屬層分別構成第一電極和第二電極，所述第一電極與所述第一應變片連接，所述第二電極與所述第二應變片連接，

其中，所述第一應變片和所述第二應變片的阻值能夠隨所述柔性紋路凸起所受到的力的大小而改變。

對于上述裝置，在一種可能的實現方式中，所述第一固定部、所述第一應變部、所述第二應變部和所述第二固定部，還包括：

輔助金屬層，位于所述第一柔性襯底層和所述金屬層之間，或者位于所述第二柔性襯底層和所述金屬層之間。

對于上述裝置，在一種可能的實現方式中，所述裝置還包括：