CN111780659B - 一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，包括基底、下导电层、pvdf压电薄膜、上导电层和触觉接触层，下导电层、pvdf压电薄膜、上导电层、触觉接触层由下至上依次覆盖在基底顶端；下导电层的左右两侧设置有线状电极，上导电层的前后两端设置有线状电极。本发明能够大面积覆盖在机器人体表，其结构尺寸不受限制，且检测精度高，速度快。

Description

一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器
技术领域
本发明属于传感器技术领域，更具体的说是涉及一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器。
背景技术
触觉是机器人实现与环境直接作用的必需媒介，可以确保机器人与外部环境有可靠的物理与信息交互。借助于触觉传感器感知到的外界信息可以为人机交互提供必需的参考，也可以为机器人的安全性控制策略提供碰撞的有关情况。传统的触觉传感器采用硅、金属等硬质材料制作而成，缺乏柔顺性，不易贴附于弯曲表面进行测量。
因此，如何提供一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，能够大面积覆盖在机器人体表，其结构尺寸不受限制，且检测精度高，速度快。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，包括：基底、下导电层、pvdf压电薄膜、上导电层和触觉接触层，其中，所述下导电层、所述pvdf压电薄膜、所述上导电层、所述触觉接触层由下至上依次覆盖在所述基底顶端；所述下导电层的左右两侧设置有线状电极，所述上导电层的前后两端设置有线状电极。
优选的，所述触觉接触层与所述上导电层之间设置有弹性层。
优选的，所述弹性层与所述上导电层之间以及所述下导电层与所述基底之间均设置有绝缘层。
优选的，所述绝缘层与所述上导电层之间以及所述绝缘层与所述下导电层之间均涂覆有半导体介质。
优选的，所述线状电极的电导率大于所述半导体介质的电导率的10倍。
优选的，所述基底的材料为PET薄膜，厚度范围为0.05mm～0.5mm。
优选的，所述基底底端设置有弹性保护膜。
优选的，所述触觉接触层采用微型凸台阵列，每个微型凸台的周边均设有一圈凹环。
本发明的有益效果在于：
本发明基底、下导电层、pvdf压电薄膜、上导电层和触觉接触层采用的材料均具有柔性，满足机器人触觉传感器柔性的要求，能够大面积覆盖在机器人体表，其结构尺寸不受限制，能够按实际需要制作，且检测精度高，速度快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的结构示意图。
图2附图为本发明下导电层的结构示意图。
图3附图为本发明上导电层的结构示意图。
其中，图中，
1-基底；2-下导电层；3-pvdf压电薄膜；4-上导电层；5-触觉接触层；6-线状电极；7-弹性层；8-绝缘层；9-弹性保护膜；10-防水层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1-3，本发明提供了一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，包括：基底1、下导电层2、pvdf压电薄膜3、上导电层4和触觉接触层5，其中，下导电层2、pvdf压电薄膜3、上导电层4、触觉接触层5由下至上依次覆盖在基底1顶端；下导电层2的左右两侧设置有线状电极6，上导电层4的前后两端设置有线状电极6，线状电极6采用铝箔，线状电极6与上导电层4、下导电层2的衔接处均使用导电胶布粘贴，增强导电性能。
在另一种实施例中，触觉接触层5与上导电层4之间设置有弹性层7，弹性层7的弹性形变导致外界物体与触觉接触层5的接触面积发生了变化，提升了触觉传感器对外部压力的灵敏度。
在另一种实施例中，弹性层7与上导电层4之间以及下导电层2与基底1之间均设置有绝缘层8，绝缘层8的设置起到绝缘防护作用。
在另一种实施例中，绝缘层8与上导电层4之间以及绝缘层8与下导电层2之间均涂覆有半导体介质。
在另一种实施例中，线状电极6的电导率大于半导体介质的电导率的10倍，从而能够使线状电极6的阻性对电场产生尽可能少的影响。
在另一种实施例中，基底1的材料为PET薄膜，厚度范围为0.05mm～0.5mm。基底1选用透明的柔性绝缘材料PET薄膜，能够承受一定程度的形变，具有一定的机械强度。
在另一种实施例中，基底1底端粘贴有弹性保护膜9，通过粘贴弹性保护膜9，能够保护触觉传感器免受刮擦损伤。
在另一种实施例中，上导电层顶端的绝缘层与弹性层之间还设置有防水层10，防水层10的设置，能够提高触觉传感器的防水性能。
在另一种实施例中，触觉接触层5的采用微型凸台阵列，每个微型凸台的周边均设有一圈凹环。触觉接触层上表面带有8×8的微型凸台阵列，每一个微型凸台是触觉传感器与被测物体接触的一个敏感点，每个微型凸台的周边有一圈凹环，该凹环结构使微型凸台更容易产生变形，从而提高敏感度。
本发明基底、下导电层、pvdf压电薄膜、上导电层和触觉接触层采用的材料均具有柔性，满足机器人触觉传感器柔性的要求，能够大面积覆盖在机器人体表，其结构尺寸不受限制，能够按实际需要制作，且检测精度高，速度快，并且本发明结构简单、成本低廉，易于制作，实用性强。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，其特征在于，包括：基底、下导电层、pvdf压电薄膜、上导电层和触觉接触层，其中，所述下导电层、所述pvdf压电薄膜、所述上导电层、所述触觉接触层由下至上依次覆盖在所述基底顶端；所述下导电层的左右两侧设置有线状电极，所述上导电层的前后两端设置有线状电极。
2.根据权利要求1所述的一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，其特征在于，所述触觉接触层与所述上导电层之间设置有弹性层。
3.根据权利要求2所述的一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，其特征在于，所述弹性层与所述上导电层之间以及所述下导电层与所述基底之间均设置有绝缘层。
4.根据权利要求3所述的一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，其特征在于，所述绝缘层与所述上导电层之间以及所述绝缘层与所述下导电层之间均涂覆有半导体介质。
5.根据权利要求4所述的一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，其特征在于，所述线状电极的电导率大于所述半导体介质的电导率的10倍。
6.根据权利要求1所述的一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，其特征在于，所述基底的材料为PET薄膜，厚度范围为0.05mm～0.5mm。
7.根据权利要求1或6所述的一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，其特征在于，所述基底底端设置有弹性保护膜。
8.根据权利要求1所述的一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，其特征在于，所述触觉接触层采用微型凸台阵列，每个微型凸台的周边均设有一圈凹环。
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