[發明專利]折疊充磁方法、柔性觸覺傳感結構及柔性觸覺傳感器

有效

• 申請號: 202110390227.1
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113091960B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 趙朋;胡昊;張承謙;張雪純;毛文嵐;王庭瑜;傅建中
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01L1/12
• 分類號: G01L1/12;G01R33/07
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 黃燕

本發明公開了一種折疊充磁方法，其采用將待充磁的柔性磁片進行折疊，然后進行充磁；所述柔性磁片被撫平時，所述折疊形成的折痕為沿磁片中心等角度布置的直線結構，且所述直線為3～10條。同時本發明還提供了一種磁柔性觸覺傳感結構以及由其得到的柔性觸覺傳感器。本發明采用了折疊充磁的磁片，同時利用霍爾元件檢測磁場變化，實現增強放置霍爾傳感器的磁片中心位置處的磁場強度，并且可以精確檢測力的位置。該發明利用霍爾元件檢測磁場變化，將折疊充磁的小磁片放置在霍爾元件的正上方，大大提高了指定位置附近的磁場強度，它可以作為軟觸覺傳感器獲得多維負載信息。

技術領域

本發明屬于物理傳感器設計技術領域，具體是提供一種折疊充磁方法、磁柔性觸覺傳感結構及柔性觸覺傳感器。

背景技術

柔性觸覺傳感器可以被應用到其家人皮膚人和可穿戴電子設備等范圍，為近年來的一個新興領域。現在市面上有許多采用不同傳感機制的觸覺傳感器，如壓電阻力、壓電、和電容性等。但是傳統的觸覺傳感器有很多限制和不足，比如從傳統的觸覺傳感器上可以感知到的信息相對單一，僅限于壓力，顯示剪切力或指尖表面結構和力的位置無法識別。

論文文獻1(Jeong,Yongrok and Park,Ultrathin,Biocompatible,and FlexiblePressure Sensor with a Wide Pressure Range and Its Biomedical Application,ACSSensors.5(2020)481–489. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.9b02260.)中提到的生物相容性和柔性壓力傳感器只能得到壓力數據，無法獲取其他信息。

發明內容

本發明提出了一種折疊充磁方法，利用該方法，可以使得磁片中心的磁強強度顯著增強。

本發明提供了一種基于上述充磁方法得到的柔性觸覺結構及傳感器，利用磁場傳感器得到的磁場強度，可以精確判斷所受力的位置。

本發明同時提供了一種柔性觸覺傳感器，該傳感器可以用作不受束縛的觸覺傳感器，可以運用到極端環境中用作機器人的手部觸覺傳感器。該傳感器也可以精確判定所受力的位置，并且是柔軟的，可以運用到機器人精確取拿易碎物體的情況中。

本發明基于折疊充磁法的柔性傳感器為這些問題提供了解決方案。通過對角充磁方法制備的磁性柔性傳感器能夠精確感應到力的位置，在機器人的觸覺皮膚領域具有很大的應用前景。由于所使用的霍爾元件與磁片之間也是無接觸的，也可以運用到某些特定的無法建立連線的情況下。

一種折疊充磁方法，將待充磁的柔性磁片進行折疊，然后進行充磁；所述柔性磁片被撫平時，所述折疊形成的折痕為沿磁片中心等角度布置的直線結構，且所述直線至少為3條。

通過對折疊的柔性磁片進行重新，可以顯著增強磁片中心處的磁場強度。

本發明中，所述柔性磁片在撫平狀態下，可以為圓形、橢圓形、長方形、正方形、三角形以及任一其他對稱或非對稱的結構。作為優選，所述柔性磁片在撫平狀態下為對稱結構。

作為優選，所述折痕為3～10條。作為進一步優選，磁片被撫平時，所述折疊形成的折痕為沿磁片中心等角度布置的3～8個，進一步優選為 3～6個；更進一步優選為4個。四個折痕時，形成兩條完整的相互垂直的直線結構。

作為優選，所述柔性磁片中含有40～80％的永磁體。