[發(fā)明專利]一種復層式電子皮膚

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011122652.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112378552A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 軒亮;徐冰燦;易園園;羅杰勇;謝玲珠;徐天益;胡思齊
• 申請（專利權(quán)）人: 江漢大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 北京眾達德權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 詹守琴

本發(fā)明實施例中公開了一種復層式電子皮膚，該皮膚包括第一層皮膚以及第二層皮膚，其中：第一層皮膚由第一水凝膠及多個第一傳感器構(gòu)成，第一傳感器包括第一溫度補償電路、第一壓力感應電路、第一阻壓芯片以及第一柔性半球狀凸起壓板，第一溫度補償電路與第一水凝膠的內(nèi)部相連接，第一壓力感應電路與第一溫度補償電路并聯(lián)連接，第一壓力感應電路與第一組壓芯片相連接；第二層皮膚構(gòu)成方式與第一層皮膚類似，且第一柔性半球狀凸起壓板的外部與第二層皮膚中的第二柔性半球狀凸起壓板的外部相互正對設置。上下層皮膚通過柔性半球狀凸起壓板相接觸，接觸面積很小，在受到外界刺激時，可以快速響應所以本方案提供的電子皮膚的靈敏度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子皮膚技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復層式電子皮膚。

背景技術(shù)

近年來，隨著智能化技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，柔性壓力傳感器作為可穿戴電子設備和電子皮膚的核心器件，擁有了越來越廣闊的市場。電子皮膚主要是模仿人體皮膚的綜合觸覺傳感能力，可覆蓋于復雜的三維載體表面，并準確感知周圍環(huán)境的各種信息，是機械、電子、儀器和醫(yī)學等領(lǐng)域的研究熱點之一。

近幾年，電子皮膚中的觸覺傳感器，主要從傳感器的結(jié)構(gòu)、材料及其制備加工方式上進行了性能提升。在材料上，相繼運用了諸如導電橡膠、石墨烯復合材料等功能性材料，在制備材料的工藝上，采用了Hummers方法、液相剝離法等許多新型方法，在作用原理上，壓阻式、電容式和壓電式傳感器都有創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)器件出現(xiàn)。下面對幾種常見的傳感器進行簡單的介紹。

壓阻式傳感器：

電阻式壓覺傳感器主要是通過所加載的力來改變導電材料之間的接觸電阻和導電彈性復合材料中的導電路徑來達到檢測力的目的，柔性的電阻式壓覺傳感器單元通常選用硅橡膠作為柔性基體。因其信號提取容易、制作工藝簡單、靈敏度好，所以是目前被廣泛使用的觸覺傳感器。

電容式觸覺傳感器：

作為另一熱門研究方向，電容式觸覺傳感器主要由上下兩電極、絕緣體、襯底構(gòu)成，當對傳感器表層增加載力時，會引起感應電極和驅(qū)動電極之間的極板面積和距離發(fā)生變化，通過電容的變化，達到檢測所加載的力的目的。但電容并不隨極間距離的變化而線性變化，其還需測量電路對輸出電容進行一定的非線性補償。

壓電式觸覺傳感器：

壓電式傳感器是一種基于正的壓電效應的自發(fā)電式傳感器.它的核心元件是由壓電材料構(gòu)成。當壓電敏感材料受到外部壓力載荷時，在壓敏材料的兩個背面會產(chǎn)生符號相反的兩種電荷，當外部載荷消失時，該傳感器又會恢復到初始不帶電狀態(tài)。當外力的方向改變時，電荷的極性也會隨之發(fā)生改變。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中雖然以壓阻式傳感器作為電子皮膚中的觸覺傳感器最為常用，但電子皮膚的靈敏度還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例中提供一種復層式電子皮膚，能夠提高電子皮膚的靈敏度。

一方面，本發(fā)明提供一種復層式電子皮膚，所述復層式電子皮膚包括第一層皮膚以及第二層皮膚，所述第一層皮膚和所述第二層皮膚對稱設置，其中：

所述第一層皮膚由第一水凝膠及多個第一傳感器構(gòu)成，所述第一傳感器包括第一溫度補償電路、第一壓力感應電路、第一阻壓芯片以及第一柔性半球狀凸起壓板，所述第一溫度補償電路與所述第一水凝膠的內(nèi)部相連接，所述第一壓力感應電路與所述第一溫度補償電路并聯(lián)連接，所述第一壓力感應電路與所述第一組壓芯片相連接，所述第一阻壓芯片設置在所述第一柔性半球狀凸起壓板的內(nèi)部；

所述第二層皮膚由第二水凝膠及多個第二傳感器構(gòu)成，所述第二傳感器包括第二溫度補償電路、第二壓力感應電路、第二阻壓芯片以及第二柔性半球狀凸起壓板，所述第二溫度補償電路與所述第二水凝膠的內(nèi)部相連接，所述第二壓力感應電路與所述第二溫度補償電路并聯(lián)連接，所述第二壓力感應電路與所述第二組壓芯片相連接，所述第二阻壓芯片設置在所述第二柔性半球狀凸起壓板的內(nèi)部；