[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于多孔結(jié)構(gòu)的島橋式柔性傳感陣列裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910316546.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110196125B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊賡;龐高陽(yáng);衡文正;楊華勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01L1/22
• 分類(lèi)號(hào): G01L1/22
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多孔結(jié)構(gòu)的島橋式柔性傳感陣列裝置。包含柔性感知層和柔性基底；柔性基底包括外框殼和鏤空屈曲結(jié)構(gòu)，鏤空屈曲結(jié)構(gòu)包括島和屈曲臂，多個(gè)島間隔陣列均布布置在外框殼內(nèi)部，每相鄰兩個(gè)島之間以及島與其鄰近的外框殼的內(nèi)邊緣之間通過(guò)屈曲臂連接，島中心設(shè)有安裝孔；柔性感知層中，柔性傳感單元過(guò)盈配合裝配入柔性基底的安裝孔中；所有柔性傳感單元兩端串接后引出兩個(gè)輸出端作為電學(xué)信號(hào)傳輸通道。本發(fā)明具有島橋結(jié)構(gòu)形變量大、易適應(yīng)安裝表面幾何特性的優(yōu)點(diǎn)，具有較大的可變動(dòng)量，能夠安裝到不規(guī)則的立體形狀表面；也具有多孔柔性結(jié)構(gòu)安全、緩沖、吸能的優(yōu)勢(shì)，還具有可更換，個(gè)性化安裝的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種傳感裝置，特別是涉及了一種基于多孔結(jié)構(gòu)的島橋式柔性傳感陣列裝置。

背景技術(shù)

目前，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及自動(dòng)化水平的提高，在很多職業(yè)或崗位上機(jī)器人正在或已經(jīng)慢慢地取代人類(lèi)。那么，人類(lèi)在生活或工作中不可避免的要接觸到機(jī)器人。

在人與機(jī)器人進(jìn)行交互的過(guò)程中，安全性是人與機(jī)器人交互過(guò)程中考慮的首要條件。在安全性考慮中，碰撞為一個(gè)不可忽視的關(guān)鍵問(wèn)題。能夠真正融入人類(lèi)生活的機(jī)器人一定具有在多元復(fù)雜的環(huán)境下完成預(yù)期動(dòng)作、進(jìn)行人與機(jī)器人安全交互的能力。這種復(fù)雜環(huán)境下，機(jī)器人會(huì)面臨各種類(lèi)型的碰撞。機(jī)器人的敏感電子皮膚是解決該問(wèn)題的方法之一，其通常由成千上萬(wàn)個(gè)傳感器組成，需要安裝在機(jī)器人的關(guān)鍵位置。

目前，被廣泛使用的柔性傳感陣列裝置多依靠材料的性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性化形變，少有依靠幾何結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性化形變的柔性傳感陣列。現(xiàn)有的柔性傳感陣列裝置安裝往往受多孔基底材料本身的物理性質(zhì)所限制，拉伸形變量與扭轉(zhuǎn)形變量都由材料性質(zhì)決定。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的柔性傳感陣列裝置安裝往往受基底材料本身的物理性質(zhì)所限制，拉伸形變量與扭轉(zhuǎn)形變量都由材料性質(zhì)決定的問(wèn)題。本發(fā)明提出了一種基于多孔結(jié)構(gòu)的島橋式柔性傳感陣列裝置，可以應(yīng)用于人機(jī)交互中的安全防撞電子皮膚。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明包含等距離陣列排布的可拆卸的柔性感知層和具有鏤空屈曲形狀的柔性基底緊密組裝構(gòu)成的柔性傳感陣列；柔性感知層與柔性基底應(yīng)均為柔性多孔材料。柔性基底包括外框殼和布置在外框殼內(nèi)部的鏤空屈曲結(jié)構(gòu)，鏤空屈曲結(jié)構(gòu)包括島和屈曲臂，多個(gè)島間隔陣列均布布置在外框殼內(nèi)部，每相鄰兩個(gè)島之間以及島與其鄰近的外框殼的內(nèi)邊緣之間通過(guò)屈曲臂連接，屈曲臂為S形，島的中心開(kāi)設(shè)有用于裝配柔性感知單元的安裝孔；柔性感知層主要由多孔結(jié)構(gòu)的柔性傳感單元間隔陣列排布組成，柔性傳感單元形狀尺寸大小略大于安裝孔的形狀尺寸，使得柔性傳感單元通過(guò)過(guò)盈配合的方式裝配入柔性基底的安裝孔中；所有柔性傳感單元的兩端分別通過(guò)電線(xiàn)串接后引出兩個(gè)輸出端作為電學(xué)信號(hào)傳輸通道與外部的分析電路相連接：對(duì)于其中任一端來(lái)說(shuō)具體為，每相鄰兩個(gè)島上的柔性傳感單元同一側(cè)端部之間通過(guò)電線(xiàn)連接，且與外框殼的內(nèi)邊緣相鄰的所有柔性傳感單元同一側(cè)端部通過(guò)電線(xiàn)引出連接到同一輸出端。

所述的柔性傳感單元是通過(guò)將包括但不限于成型好的三聚氰胺海綿浸泡入包括但不限于碳納米管等含敏感導(dǎo)電材料的溶液中再取出，或?qū)⑻技{米管等含敏感導(dǎo)電材料的溶液滴在三聚氰胺海綿上；然后烘干，再用正己烷溶液進(jìn)行清洗，然后再烘干制成獲得。制備獲得的柔性傳感單元具有多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部形成了微觀絲狀導(dǎo)電通路。

所述的柔性基底的外框殼呈方形但不僅限于方形。

所述柔性基底采用多孔材料，包括但不限于三聚氰胺海綿。

所述的柔性基底作為柔性感知層的載體，底面貼合到安裝表面，將本發(fā)明島橋式柔性傳感陣列裝置安裝在目標(biāo)表面。

所述柔性感知層為包括但不僅限于柔性多傳感單元所組成的8×8排布陣列。

所述的柔性基底的安裝孔呈圓柱體孔但不僅限于圓柱體孔。