[發明專利]一種基于仿生機理的雙層觸覺傳感器

在審

• 申請號: 202010559568.2
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111829698A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 李會軍;陳蕊;宋愛國;孫東杰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/20
• 分類號: G01L1/20;G01L1/14;G01L5/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種基于仿生機理的雙層觸覺傳感器，其特征在于：包括上層壓阻式觸覺傳感器(9)和下層電容式觸覺傳感器(10)以及中間的硅橡膠隔離層(5)；

其中壓阻式觸覺傳感器采用金字塔微結構，電容式觸覺傳感器采用細孔微針結構；結構上一個電容式觸覺傳感器搭載四個壓阻式觸覺傳感器，

所述的上層壓阻式觸覺傳感器(5)主要由表面凸起層(1)、上層壓阻極板(2)、金字塔結構式壓阻層(3)和下層壓阻極板(4)從上到下依次堆疊而成；所述的下層電容式觸覺傳感器主要由上層電容極板(6)、細孔微針結構式介電層(7)和下層電容極板(8)組成從上到下依次堆疊而成；表面凸起層(1)集中并傳遞觸覺力給金字塔結構式壓阻層和細孔微針結構式介電層，壓阻極板和電容極板分別輸出壓阻觸覺信號和電容觸覺信號；

所述的雙層觸覺傳感器以壓阻式觸覺傳感器(9)為上層，用以響應低頻動態范圍內的力，以電容式觸覺傳感器(10)為下層，用以響應高頻動態范圍內的力，中間的硅橡膠隔離層(5)用來隔離兩種觸覺傳感器之間的信號干擾。

2.根據權利要求1所述的一種基于仿生機理的雙層觸覺傳感器，其特征在于，所述的表面凸起層(1)由PDMS即聚二甲基硅氧烷材料制作，凸起部分位于整個傳感器的正中央。

3.根據權利要求1所述的一種基于仿生機理的雙層觸覺傳感器，其特征在于，所述的上層壓阻極板(2)和下層壓阻極板(4)采用PET即聚脂薄膜柔性材料制作，形狀為具有一定厚度的長方體，并分別在上層PET的下表面和下層PET的上表面沉積四個上下左右對稱的正方形金屬Cu作為電極。

4.根據權利要求1所述的一種基于仿生機理的雙層觸覺傳感器，其特征在于，所述的金字塔結構式壓阻層(3)采用PDMS材料制作，金字塔設計為正四棱臺結構，金字塔與金字塔之間以一定距離間隔開來，金字塔襯底設計為具有一定厚度的長方體，與上、下層壓阻極板的PET柔性襯底一樣大。

5.根據權利要求1所述的一種基于仿生機理的雙層觸覺傳感器，其特征在于，所述的中間的硅橡膠隔離層采用硅橡膠制作，表面面積與上、下層壓阻極板的PET柔性襯底一樣大，厚度比上、下層壓阻極板的PET柔性襯底大。

6.根據權利要求1所述的一種基于仿生機理的雙層觸覺傳感器，其特征在于，所述的上層電容極板(6)和下層電容極板(8)采用PET即聚脂薄膜柔性材料制作，形狀為與上、下層壓阻極板的PET柔性襯底一樣的長方體，并分別在上層PET的下表面和下層PET的上表面沉積相同面積的金屬Cu。

7.根據權利要求1所述的一種基于仿生機理的雙層觸覺傳感器，其特征在于，所述的細孔微針結構式介電層(7)采用PDMS材料制作，微針設計為圓錐結構，圓錐半徑小于正四棱臺的底面邊長，微針與微針之間間隔開來，微針襯底設計為具有一定厚度的長方體，與上、下層壓阻極板的PET柔性襯底一樣大，微針與襯底的邊界留有一定距離。

8.根據權利要求1所述的一種基于仿生機理的雙層觸覺傳感器，其特征在于，所述的壓阻式觸覺傳感器中壓阻層的金字塔結構體積大，傳感器結構小；而電容式觸覺傳感器的介電層的微針式結構體積小，傳感器結構大。