[發(fā)明專利]一種正八棱臺壓阻式柔性觸覺傳感器陣列及其工作方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011106325.X | 申請日： | 2020-10-15 |
| 公開（公告）號： | CN112362201A | 公開（公告）日： | 2021-02-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 朱清;周瑞;丁建文 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京林業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01L1/18 | 分類號： | G01L1/18;G01L5/161;G01L25/00;G06N20/00 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 210037 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 正八棱臺壓阻式 柔性 觸覺 傳感器 陣列 及其 工作 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種正八棱臺壓阻式柔性觸覺傳感器陣列及其工作方法，其包括多個(gè)有序排列的敏感結(jié)構(gòu)單元以及填充在敏感結(jié)構(gòu)單元之間的由柔性絕緣材料制備而成的基體。柔性敏感結(jié)構(gòu)單元為正八棱臺結(jié)構(gòu)，所述敏感結(jié)構(gòu)單元包括八個(gè)側(cè)面，上端面，以及與上端面平行的下端面，其中上端面的兩條邊平行于x軸，則有另外兩條邊平行于y軸，八個(gè)側(cè)面分別貼有一個(gè)電觸點(diǎn)。本發(fā)明降低了傳感器電阻數(shù)據(jù)的耦合度，提高了辨別力的方向的能力，提高了精度及穩(wěn)定性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于觸覺傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正八棱臺壓阻式柔性觸覺傳感器陣列及其工作方法。
背景技術(shù)
在過去的幾十年中，隨著觸覺傳感器的研究技術(shù)的迅速發(fā)展，以人體皮膚為靈感的軟電子設(shè)備在健康監(jiān)測和診斷，機(jī)器人技術(shù)和假肢修復(fù)方面吸引了廣泛的研究關(guān)注。柔軟可穿戴的壓阻式壓力傳感器以其簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，緊湊的結(jié)構(gòu)，低成本和低功耗的能源以及易于信號采集和轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)，成為開發(fā)高級電子皮膚的最有吸引力的候選者之一。作為下一代電子產(chǎn)品，可穿戴軟設(shè)備可以設(shè)置為與我們的身體融合，以擴(kuò)展我們的感知或?qū)崟r(shí)提供有關(guān)個(gè)人健康的重要見解，得益于其突出的傳感功能，它可以用作仿生假體和機(jī)器人的人造皮膚或電子皮膚，這將大大改善人機(jī)交互并促進(jìn)人工智能系統(tǒng)的發(fā)展。
目前，已經(jīng)開發(fā)出具有不同結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的各種壓力傳感器，例如電容式、壓阻式、壓電式、光學(xué)式等。其中，壓阻式柔性觸覺傳感器由于具有易于構(gòu)造、寬動態(tài)響應(yīng)范圍、靈敏度高和可陣列化排布等優(yōu)勢而被廣泛使用。壓阻式柔性傳感器需要將所受壓力，轉(zhuǎn)化為傳感單元的拉伸形變。如今，微結(jié)構(gòu)是提高壓阻式壓力傳感器(尤其是接觸式電阻式壓力傳感器)性能的最常用技術(shù)之一。因此，設(shè)計(jì)合適的結(jié)構(gòu)，輔助傳感單元在受壓力時(shí)的拉伸形變，對提升傳感器的靈敏度至關(guān)重要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種供一種精度以及穩(wěn)定性高的正八棱臺壓阻式柔性觸覺傳感器陣列及其工作方法。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供一種正八棱臺壓阻式柔性觸覺傳感器陣列及其工作方法，其包括多個(gè)有序排列的柔性敏感結(jié)構(gòu)(A)和填充在敏感結(jié)構(gòu)單元(A)之間的由柔性絕緣材料制備而成的基底(B)，其特征在于，柔性敏感結(jié)構(gòu)單元(A)為正八棱臺結(jié)構(gòu)，所述柔性敏感結(jié)構(gòu)單元(A)包括八個(gè)側(cè)面，上端面，以及與上端面平行的下端面，其中上端面的兩條邊平行于x軸，則有另外兩條邊平行于y軸，所述八個(gè)側(cè)面分別貼有一個(gè)電觸點(diǎn)。
所述敏感結(jié)構(gòu)單元為矩形陣列排布。
所述柔性敏感結(jié)構(gòu)單元由具有壓阻效應(yīng)的纖維素納米纖維(CNF)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯磺酸鹽(PSS)和3，4-乙烯二氧噻吩單體(EDOT)所組成的聚合物(CNF-PSS：EDOT-PU)制備而成。
所述柔性基底由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制備而成。
所述柔性敏感結(jié)構(gòu)單元的上端面的邊長為所述下端面的邊長的兩倍。
所述柔性敏感結(jié)構(gòu)單元的高為上端面的邊長的0.5倍。
所述敏感結(jié)構(gòu)單元的上端面與四個(gè)側(cè)面以及下端面等效形成電阻R1～ R8，通過測量敏感結(jié)構(gòu)的等效電阻，根據(jù)壓阻方程Fi＝f(Ri)，i＝1，2，3，4，5，6，7，8，可求得側(cè)面及下端面的受力大小，其中f由聚合物(CNF-PSS：EDOT-PU)材料的物理性質(zhì)決定。
所述傳感器敏感結(jié)構(gòu)單元A的三維力，通過以下公式解析獲得：
Fx＝f1(F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5，F(xiàn)6，F(xiàn)7，F(xiàn)8)
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于南京林業(yè)大學(xué)，未經(jīng)南京林業(yè)大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202011106325.X/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
