[發(fā)明專利]一種基于榫卯結(jié)構(gòu)的柔性六維力傳感器

在審

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• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114235230A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳化平;汪志強(qiáng);胡家輝;裘燁;田野;王南航
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于榫卯結(jié)構(gòu)的柔性六維力傳感器，其特征在于，包括由上至下依次設(shè)置的柔性凸臺(1)、PTFE薄膜(2)、FPCB柔性電路板(5)和柔性底座(6)；

柔性凸臺(1)為四棱臺狀結(jié)構(gòu)，底面四個(gè)邊角位置均設(shè)置有方形凸塊，柔性底座(6)頂面設(shè)置有與柔性凸臺(1)的方形凸塊適配的十字結(jié)構(gòu)，柔性凸臺(1)底部與柔性底座(6)頂部凹凸互鎖組成榫卯結(jié)構(gòu)；

FPCB柔性印刷電路板(5)為與柔性底座(6)頂面嵌合的層狀折疊結(jié)構(gòu)，層狀折疊結(jié)構(gòu)中間鏤空形成四個(gè)倒U型凸起，在FPCB柔性印刷電路板(5)上表面布置有十二個(gè)柔性傳感單元(3)，十二個(gè)柔性傳感單元分別粘貼于四個(gè)凸起的頂面和兩側(cè)面，十二個(gè)柔性壓阻傳感單元(3)通過貼附于FPCB柔性電路板(5)上表面的PTFE薄膜(2)進(jìn)行封裝；

PTFE薄膜(2)上表面的四個(gè)邊角設(shè)置有與柔性傳感單元厚度一致的海綿墊(4)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于榫卯結(jié)構(gòu)的柔性六維力傳感器，其特征在于，所述柔性凸臺(1)和柔性底座(6)采用柔性硅膠材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于榫卯結(jié)構(gòu)的柔性六維力傳感器，其特征在于，PTFE薄膜(2)、柔性壓阻傳感單元(3)和FPCB柔性電路板(5)組成力感應(yīng)層，力感應(yīng)層嵌裝于柔性凸臺(1)和柔性底座(6)之間，底部通過丙烯酸膠帶粘合在柔性底座(6)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于榫卯結(jié)構(gòu)的柔性六維力傳感器，其特征在于，在每個(gè)柔性壓阻傳感單元對應(yīng)的FPCB柔性電路板(5)位置處鍍有插值電極，所有插值電極的其中一條引線集成至柔性壓阻傳感單元正面的接口處，所有插值電極的另一條引線集成至柔性壓阻傳感單元背面的接口處。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于榫卯結(jié)構(gòu)的柔性六維力傳感器，其特征在于，當(dāng)柔性六維力傳感器受到空間中六維力作用時(shí)，柔性凸臺(1)發(fā)生變形后對壓阻傳感單元產(chǎn)生壓力，壓阻傳感單元將電壓信號傳輸至上位機(jī)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于榫卯結(jié)構(gòu)的柔性六維力傳感器，其特征在于，所述六維力具體為：以柔性凸臺頂面中心為原點(diǎn)構(gòu)建三維坐標(biāo)系，六維力分別為Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz，F(xiàn)x、Fy分別為柔性凸臺在x軸和y軸方向上受到的橫向力，F(xiàn)z為柔性凸臺頂面在z軸方向上受到的正壓力，My、Mz為柔性凸臺在x軸和y軸方向上受到的橫向扭矩力，Mx、為柔性凸臺在z軸方向上受到的縱向扭矩力。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于榫卯結(jié)構(gòu)的柔性六維力傳感器，其特征在于，所述柔性六維力傳感器應(yīng)用于機(jī)器手指尖、可穿戴醫(yī)療器件。