CN108613759B - 一种触觉传感器皮肤 - Google Patents

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    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices

Abstract

本发明涉及一种新型触觉传感器皮肤，该新型触觉传感器皮肤包括可形变片状基体、触觉传感元件、检测部件基座，其中，触觉传感元件包括触摸片体、压力传导部件和压力检测部件。该新型触觉传感器可用于形状复杂的三维物体表面上检测压触力、压触力位置及压触方向。

Description

一种触觉传感器皮肤
技术领域
本发明涉及一种新型触觉传感器皮肤。
背景技术
触觉是人类通过皮肤感知外界环境的一种形式，主要感知来自外界的温度、湿度、压力、振动等，感受目标物体的形状、大小、材质、软硬程度等。基于人类触觉为原理的触觉传感器功能越来越完善并且已发展到很多领域，其主要是通过检测和识别功能来判断所接触物体的状态与特征。
以硅橡胶作为基体材料，添加碳系导电填料制备的导电复合材料称为导电橡胶。导电橡胶与常用的导电材料相比具有价格便宜、设计简单，及易于实现多点测量等优点。这种复合材料既具有橡胶的弹性，又具有金属的导电性。作为柔性接触压力测量的导电橡胶的导电粒子含量必须控制在适宜的体积分数范围内，即正好处在发生隧道效应穿透几率迅速上升前的水平，这样胶体在压力下发生一定的形变时，受压部分的导电粒子含量增大，则受压部分的电阻减小，使导电材料可进行压力检测。一般而言，掺入导电填料的胶体基本上可以看作是一个电阻，在不受力的情况下，材料中的导电粒子彼此不接触，颗粒间存在聚合物隔离层，使导电颗粒中自由电子的定向运动受到阻碍，电流无法通过。当胶体受力时，导电粒子被迫彼此接近，就会形成导电粒子网络，从而呈现出导电性。随着外力的变化改变了胶体中导电粒子分布，从而改变了材料的电阻，使这种导电胶体所拥有的一个重要特性就是压力-电阻特性。
电阻抗技术是一种利用待测对象的电特性及其变化规律提取与待测对象相关信息的检测技术。它通常是借助电极阵列系统向检测对象送入一微小的交流测量电流或电压，检测相应的电阻抗及其变化信息。电阻抗技术既可以静态检测到待测对象电导率分布的绝对值，也可以实现对不同时刻电导率分布的变化的动态检测，同时具有无创、无害，廉价、操作简单和信息丰富等特点。
发明内容
本发明提供一种新型触觉传感器皮肤，可用于形状复杂的三维物体表面上用于检测压触力、压触力位置及压触方向。
本发明提供一种新型触觉传感器皮肤，包括可形变片状基体、多个触觉传感元件、检测部件基座，所述触觉传感元件包括触摸片体、压力传导部件和压力检测部件，所述触觉传感元件与所述可形变片状基体相连接，所述触觉传感元件的所述触摸片体位于所述可形变片状基体上表面，并与可形变片状基体粘合在一起，所述压力检测部件与所述可形变片状基体之间存在间隙，所述压力检测部件用于检测所述触摸片体上的压触力、压触位置和压触方向，所述检测部件基座位于所述压力检测部件下方，用于固定所述压力检测部件。
进一步地，所述多个触觉传感元件均匀分布在可形变片状基体上，所述多个触觉传感元件之间存在间隙。
进一步地，所述可形变片状基体采用橡胶或硅胶制造。
进一步地，所述压力传导部件包括支撑部件、滑动部件；所述支撑部件位于触摸片体及滑动部件之间，用于连接触摸片体及滑动部件；所述滑动部件与压力检测部件相接触，所述滑动部件的形状与压力检测单元相配合，使滑动部件可在压力检测部件的表面滑动。
进一步地，所述压力检测部件包括导电橡胶和电极，其中所述电极可为圆环形电极或柱形电极；所述电极均位于导电橡胶的同一侧，呈阵列形式均匀分布，所述导电橡胶完全覆盖在所述电极上，且高于电极。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该新型触觉传感器皮肤包括可形变片状基体、触觉传感元件、检测部件基座，其中，触觉传感元件包括触摸片体、压力传导部件和压力检测部件。该新型触觉传感器可用于形状复杂的三维物体表面上用于检测压触力、压触力位置及压触方向。
附图说明
图1是本发明提供的一种新型触觉传感器皮肤的正面结构示意图；
图2是本发明提供的一种新型触觉传感器皮肤的触觉传感元件结构示意图；
其中，30、可形变片状基体，100、触觉传感元件，101、触摸片体，104、导电橡胶，105、柱型电极，106、检测部件基座，107、滑动部件，108、支撑部件，109、空隙。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种新型触觉传感器皮肤，包括可形变片状基体30、多个触觉传感元件100、检测部件基座106。多个触觉传感元件100均匀分布在可形变片状基体上，所述多个触觉传感元件之间存在间隙。触觉传感元件100包括触摸片体101、压力传导部件和压力检测部件，触觉传感元件100与可形变片状基体30相连接，触觉传感元件100的触摸片体101位于可形变片状基体30上表面，并与可形变片状基体30粘合在一起，压力检测部件与可形变片状基体30之间存在间隙，压力检测部件用于检测所述触摸片体上的压触力、压触位置和压触方向，所述检测部件基座位于压力检测部件下方，用于固定压力检测部件。
可形变片状基体30采用橡胶或硅胶制造。
压力传导部件包括支撑部件108、滑动部件107；支撑部件108位于触摸片体101及滑动部件107之间，用于连接触摸片体101及滑动部件107；滑动部件107与压力检测部件相接触，所述滑动部件的形状与压力检测单元相配合，使滑动部件可在压力检测部件的表面滑动。
压力检测部件包括导电橡胶104和柱型电极105；柱型电极105均位于导电橡胶的同一侧，呈阵列形式均匀分布，所述导电橡胶104完全覆盖在柱型电极105上，且高于柱型电极105的上表面。

Claims (2)

1.一种新型触觉传感器皮肤，其特征在于：包括可形变片状基体、多个触觉传感元件、检测部件基座，所述触觉传感元件包括触摸片体、压力传导部件和压力检测部件，所述触觉传感元件与所述可形变片状基体相连接，所述触觉传感元件的所述触摸片体位于所述可形变片状基体上表面，并与可形变片状基体粘合在一起，所述压力检测部件与所述可形变片状基体之间存在间隙，所述压力检测部件用于检测所述触摸片体上的压触力、压触位置和压触方向，所述检测部件基座位于所述压力检测部件下方，用于固定所述压力检测部件，所述多个触觉传感元件均匀分布在可形变片状基体上，所述多个触觉传感元件之间存在间隙，所述压力传导部件包括支撑部件、滑动部件；所述支撑部件位于触摸片体及滑动部件之间，用于连接触摸片体及滑动部件；所述滑动部件与压力检测部件相接触，所述滑动部件的形状与压力检测单元相配合，使滑动部件可在压力检测部件的表面滑动，所述压力检测部件包括导电橡胶和电极，其中所述电极为圆环形电极或柱形电极；所述电极均位于导电橡胶的同一侧，呈阵列形式均匀分布，所述导电橡胶完全覆盖在所述电极上，且高于电极。
2.根据权利要求1所述的新型触觉传感器皮肤，其特征在于，所述可形变片状基体采用橡胶或硅胶制造。
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