[發(fā)明專利]一種基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器

在審

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• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111543954A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳良洲;王祥陽;戴江;陳有林
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01L1/18
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器，其特征在于，該觸覺傳感器包括若干個(gè)基于微流體電子的電阻式陣列單元；任意一個(gè)陣列單元包括微流體電子(2)、以及通過硅橡膠共形鍵合形成的U形微通道(1)，所述U形微通道(1)具有呈U形的中空結(jié)構(gòu)，所述微流體電子(2)密封設(shè)置于所述U形微通道(1)的U形中空結(jié)構(gòu)中；所述U形微通道(1)及其內(nèi)的所述微流體電子(2)共同組成突起(4)并作為電阻傳感單元設(shè)置在基底(5)上；所述突起(4)除所述微流體電子(2)部分外，是采用硅橡膠材料；所述基底(5)同樣采用硅橡膠材料；

并且，所述U形微通道(1)的首尾兩端還分別設(shè)置有兩條導(dǎo)線，當(dāng)所述突起(4)與待測對象之間存在力的相互作用時(shí)，由于所述U形微通道(1)中空結(jié)構(gòu)的截面變化，位于該U形微通道(1)內(nèi)的所述微流體電子(2)對應(yīng)的電阻將發(fā)生變化，對不同彈性模量的待測對象，變形大小不同導(dǎo)致的電阻變化不同，所述導(dǎo)線則用于檢測所述電阻傳感單元電阻的變化，從而實(shí)現(xiàn)所述突起(4)對所述待測對象彈性模量的傳感。

2.如權(quán)利要求1所述基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器，其特征在于，所述突起(4)與所述基底(5)均是通過倒模形成。

3.如權(quán)利要求1所述基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器，其特征在于，所述硅橡膠材料均為醫(yī)用硅橡膠材料，優(yōu)選為PDMS或Ecoflex。

4.如權(quán)利要求1所述基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器，其特征在于，所述微流體電子(2)為液態(tài)金屬或離子液體，優(yōu)選的，所述液態(tài)金屬為EGaIn或Galinstan，所述離子液體為[BMIm]BF₄。

5.如權(quán)利要求1所述基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器，其特征在于，在未受到外界壓力作用的情況下，任意一個(gè)所述U形微通道(1)及密封于其內(nèi)部的所述微流體電子(2)整體的電阻值滿足50mΩ～10MΩ。

6.如權(quán)利要求1所述基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器，其特征在于，所述U形微通道(1)的截面為矩形，截面呈矩形，矩形的任一邊長的長度為20～500um。

7.如權(quán)利要求1所述基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器，其特征在于，所述突起(4)為圓柱體形，所述圓柱體形的直徑為1～2mm，高度為1.5～2.5mm。

8.如權(quán)利要求7所述基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器，其特征在于，所述U形微通道(1)的U形中空結(jié)構(gòu)以所述突起(4)的圓柱體形中心軸線為對稱軸呈對稱分布；并且，對于位于所述基底(5)上的所有U形微通道(1)，它們的U形中空結(jié)構(gòu)的朝向均保持統(tǒng)一。

9.如權(quán)利要求1所述基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)線通過硅橡膠和硅橡膠膠水進(jìn)行密封；優(yōu)選的，所述導(dǎo)線具體為直徑為50～100um的銅絲，每條導(dǎo)線的電阻值滿足20mΩ～50mΩ。

10.如權(quán)利要求1所述基于微流體電子的柔順變電阻式陣列觸覺傳感器，其特征在于，在所述基底(5)上，相鄰兩個(gè)所述突起(4)的邊緣最短間距為0.5mm～2mm。