CN112461412A - 一种基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，包括压电发电模块，压电发电模块安装在机器人的机械手上，压电发电模块通过无线模块与信息反馈系统相连接，压电发电模块包括柔性的压电纳米发电机、信号处理电路、微控制单元和蓄电池，压电纳米发电机分别与信号处理电路和蓄电池相连接，信号处理电路与微控制单元相连接，微控制单元与无线模块相连接；信息反馈系统包括信息处理单元，无线模块与信息处理单元相连接。本发明的压电纳米发电机能够实现全弯曲和卷曲，制作简单，使用方便，成本低廉，更好的切合人体或机械表面；能够对不同的机械力产生不同的响应来充当机器人的触觉，且大大提高了机器人触感的敏感性和反映度。
Description
技术领域
本发明涉及机器人触感模拟的技术领域，尤其涉及一种基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置。
背景技术
基于压电复合膜制备的柔性压电纳米发电机通常由压电填料和柔性基质组成，压电纳米发电机受到外力刺激时，会产生电信号输出。传统的压电复合膜在制备的过程中，是直接将柔性的基质和压电陶瓷颗粒填料混合制备而成。但是这种压电复合膜的固化中，压电颗粒在重力的影响下，会出现大部分颗粒聚集在压电复合膜的下部的现象，考虑到压电发电机在受到外力的刺激下，大部分应力会被上层的基质所吸收和消耗，进一步抑制电信号输出。根据压电材料的压电效应，必须采用有效的方式方法去提高复合膜中应力传递能力，进而提高压电发电机的压电输出。另外，在当今社会物联网技术发展中，机器人电子皮肤触感在为新一代新生事物，也在快速蓬勃发展。将压电发电机用于机器人触感系统中也是迎合社会发展的一项重要的元素。而全柔性的压电纳米发电机对于满足物联网的需求也是一个挑战。对比之前报道的铜、铝箔、ITO/PET等电极，由于其脆弱性不能实现全弯曲，碳纳米管及石墨烯等昂贵电极没有经济实用性，因此，在物联网发展中能够实现全柔性的机器人触感反馈系统将会产生巨大的潜在性应用。
发明内容
针对现有的机器人电子皮肤触觉模拟装置不能自供电，电机不能实现全弯曲，成本较高的技术问题，本发明提出一种基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，可以实现自供电，压电纳米发电机能够实现全弯曲和卷曲，成本低廉，且切合人体或机械表面，可以更好地实现对周围的人或者其他事物的具有感知。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，包括压电发电模块，压电发电模块安装在机器人的机械手上，所述压电发电模块通过无线模块与信息反馈系统相连接，压电发电模块包括柔性的压电纳米发电机、信号处理电路、微控制单元和蓄电池，压电纳米发电机分别与信号处理电路和蓄电池相连接，蓄电池与微控制单元相连接，信号处理电路与微控制单元相连接，微控制单元与无线模块相连接；所述信息反馈系统为上位机或移动终端，无线模块与上位机或移动终端相连接。
所述压电纳米发电机的数量设有三个，三个压电纳米发电机并联连接。
所述信息反馈系统包括语音提示模块和显示屏，语音提示模块和显示屏均通过无线模块与微控制单元相连接，语音提示模块用于播放压电纳米发电机的表面受到力后信号处理后的信息，显示屏通过动漫表情展示压电纳米发电机表面受到力处理后的表情；所述无线模块为蓝牙无线模块，蓝牙无线模块包括蓝牙发射模块和蓝牙接收模块，蓝牙发射模块和蓝牙接收模块相匹配，蓝牙发射模块与微控制单元相连接，蓝牙接收模块与上位机或移动终端相连接。
所述信号处理电路包括同相比例放大器和同相滞回比较器，同像比例放大器与压电纳米发电机相连接，同像比例放大器与同像滞回比较器相连接，同像滞回比较器与稳压管D1相连接，稳压管D1与微控制单元3相连接；同像比例放大器放大压电纳米发电机输出信号，同时降低高频噪声；同像滞回比较器的输出端利用稳压管D1钳位后，将信号转化为数字信号，从而输出峰值为5V的方波。
所述同像比例放大器包括运算放大器OP1，运算放大器OP1的同相输入端与压电纳米发电机相连接，压电纳米发电机上并联有电阻R3，运算放大器OP1的反相输入端与电阻R1相连接，运算放大器OP1的反相输入端通过电阻R2与集成运算放大器OP1的输出端相连接，电阻R2上并联样有电容C1；运算放大器OP1的输出端与电阻R5相连接，电阻R5与同像滞回比较器相连接；所述同像滞回比较器包括运算放大器OP2，运算放大器OP2的同相输入端分别与电阻R5和电阻R6相连接，运算放大器OP2的反相输入端与电阻R4相连接，运算放大器OP2的输出端与电阻R7相连接，电阻R7与电阻R6相均与稳压管D1的正极相连接，稳压管D1的负极接地，稳压管D1的正极输出处理后的数字信号。
所述压电纳米发电机从上到下依次包括基底、下电极、柔性的压电复合膜、上电极和基质，所述基底或基质设置在机器人的机械手或人体活动部位。
所述基底和基质均由聚二甲基硅氧烷制成；所述下电极和上电极均为银纳米线。
所述压电纳米发电机的上电极和下电极的制备方法的步骤如下：
1）将玻璃衬底清洗干净，将配制好的聚二甲基硅氧烷溶液通过匀胶机在玻璃衬底上制备厚度一致的基底；
2）将浓度为0.05 mg/ml的银纳米线混合液分散均匀后，通过真空抽滤方式将酒精和银纳米线分离出来，在有机滤纸上形成了一层致密的银纳米线薄膜；
3）将有机滤纸上的银纳米线薄膜采用干转移技术转移到步骤一制作的基底上，制备成柔性电极。
所述压电纳米发电机中压电复合膜的制备方法的步骤如下：
11）将压电材料与纤维素按比例在去离子水中搅拌均匀，放置-20℃温度下结冰，之后采用冷冻干燥技术制备以纤维素为骨架、压电颗粒为附着物的互连结构；在900℃中高温烧结，去除纤维素，压电颗粒呈现出三维互连结构状；
12）将具备三维互连结构的压电颗粒与聚二甲基硅氧烷均匀搅拌制作混合溶液，将混合溶液在下电极上刮刀涂覆机制备厚度均匀的压电复合膜，在未固化之前，将上电极贴到压电复合膜上，在高温下固化；
将器件放置在极化装置中，进行极化处理24小时，取出将上电极和下电极的输出端外加铜导线作为输出信号。
所述压电复合膜由压电复合膜由无铅压电陶瓷材料和聚二甲基硅氧烷制成，所述无铅压电陶瓷材料的化学式为0.82Ba(Ti0.89Sn0.11)O3-0.18(Ba0.7Ca0.3)TiO3。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1. 本发明的压电纳米发电机将机器人或人体模拟电子皮肤受到的机械力产生电能或电信号并将电能储存在外接的蓄电池中为无线蓝牙设备供电，并通过无线发射装置将机器人电子皮肤或者模拟人体表面触觉受到的力产生电信号发送到信号处理电路，在微控制单元中，将电信号分别进行检测处理和分析，以此来作为信号反馈，机器人将此为依据来感知机械手或者触碰的物体；而显示器可以来展示不同的动漫表情来表达机器人的情绪；语音提示作为语音对周围的人或者其他具有感知的机器人进行简单交流。
2. 本发明制备的压电纳米发电机为柔性器件，能够实现全弯曲和卷曲等，制作简单，使用方便，成本低廉，由于其无铅环境友好性，更好的切合人体或机械表面。
3. 本发明的压电纳米发电机安装在机械手或者机器人表面，在受到不同程度的力或者撞击时，能够敏感的产生信号，通过微控制单元处理之后，能够对不同的机械力产生不同的响应，来充当机器人的触觉。
4.本发明的压电纳米发电机采用的无铅压电陶瓷为0.82Ba(Ti0.89Sn0.11)O3-0.18(Ba0.7Ca0.3)TiO3，产生的的压电材料的压电特性能够产生较大的压电信号输出，更容易为蓄电池供电和容易被无线发射装置捕捉到，大大提高了机器人触感的敏感性和反映度。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1所示中压电纳米发电机的结构示意图。
图3为本发明压电纳米发电机的扫描电镜图。
图4为本发明压电纳米发电机的银纳米线上电极横截面的扫描电镜图。
图5为本发明微控制单元的输出信号示意图。
图6为本发明信息反馈系统的语音提示和动漫表示示意图。
图中，1为压电纳米发电机，2为信号处理电路，3为蓝牙无线模块，4为微控制单元，5为信息处理单元，11为基底，12为下电极，13为压电复合膜，14为上电极，15为基质。
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付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。
如图1所示，一种基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，包括压电发电模块，压电发电模块安装在机器人的机械手上，或者人体不同的身体部位来充当模拟机器人电子皮肤触觉。所述压电发电模块通过无线模块与信息反馈系统相连接，压电发电模块包括柔性的压电纳米发电机1、信号处理电路2、微控制单元3和蓄电池6，压电纳米发电机1与信号处理电路2相连接，信号处理电路2分别与微控制单元3和蓄电池6相连接，微控制单元3与无线模块4相连接；压电纳米发电机一方面将其表面受到的机械力转化为电能，并通过商用的整流桥收集后传送给蓄电池6；另一方面将受到的力转化为电信号，经过信号处理电路2处理后、微控制单元3进行分析后无线传送给信息反馈系统5，用来识别机械手的操作信号。蓄电池6与微控制单元3相连接，蓄电池6可以用来储存多余机械能转化的电能并为微控制单元3中的蓝牙无线发射装置供电。微控制单元3为MCU，信息反馈系统5为上位机或移动终端。
压电纳米发电机1用来捕获收集环境周围的不同频率和形式的机械能。信号处理电路2是将产生的模拟信号转变为数字信号。通过观看示波器上的方波波形来确定接触时间、接触力度；而模拟信号则是用来查看信号的具体数值。无线蓝牙模块与微控制单元3相连接，在信号电路处理2中将脉冲信号转化为数字信号，接收到信号后，通过微控制单元控制下的蓝牙模块发射信号由远程移动终端即手机的蓝牙模块接收，信息反馈系统5得到不同的语音提示或者表情。
所述压电纳米发电机（PENG）的数量设有三个，三个压电纳米发电机并联连接，压电纳米发电机可以随意安装在身体的不同地方来充当身体不同地方的触感，且压电纳米发电机柔性好、与机器人表面整合性高。安装不同部位的压电纳米发电机1搭载了模拟机器人内部，机器人的内部可以包含蓄电池用来存储和供能。
所述信号处理电路2包括同像比例放大器和同像滞回比较器，同像比例放大器与压电纳米发电机1相连接，同像比例放大器与同像滞回比较器相连接，同像滞回比较器与稳压管D1相连接，稳压管D1与微控制单元3相连接。同像比例放大器包括运算放大器OP1，运算放大器OP1的同相输入端与压电纳米发电机1相连接，压电纳米发电机1上并联有电阻R3，运算放大器OP1的反相输入端与电阻R1相连接，运算放大器OP1的反相输入端通过电阻R2与集成运算放大器OP1的输出端相连接，电阻R2上并联样有电容C1；运算放大器OP1的输出端与电阻R5相连接，电阻R5与同像滞回比较器相连接；所述同像滞回比较器包括运算放大器OP2，运算放大器OP2的同相输入端分别与电阻R5和电阻R6相连接，运算放大器OP2的反相输入端与电阻R4相连接，运算放大器OP2的输出端与电阻R7相连接，电阻R7与电阻R6相均与稳压管D1的正极相连接，稳压管D1的负极接地，稳压管D1的正极输出数字信号。信号处理电路2包括放大比较电路和滞回电路，集成运算放大器OP1与电阻R1、R2构成同像比例放大器，放大压电纳米发电机输出信号的同时，有利于降低高频噪声。集成运算放大器OP2与外围电阻构成同像滞回比较器，输出端利用稳压管D1钳位后，将信号转化为数字信号，从而输出峰值为5V的方波。
所述无线模块4为蓝牙无线模块，蓝牙无线模块包括蓝牙发射模块和蓝牙接收模块，蓝牙发射模块设置在微控制单元3上，蓝牙接收模块设置在上位机或移动终端上，蓝牙发射模块和蓝牙接收模块相匹配，蓝牙发射模块与微控制单元3相连接，蓝牙接收模块与信息反馈系统5相连接。压电纳米发电机1包括了安装在身体上不同部位的压电纳米发电机，分别与蓝牙发射模块和蓄电池6相连接，给蓝牙发射模块供电，多余的电量以电的形式存储在蓄电池6中。
所述信号处理电路和微控制单元涵盖了各种电路元件等，设置电路如图1内置图所示。信息反馈系统5包括无线的蓝牙接收模块、信号处理装置配备电脑、显示器以及语音警示语音包。所述信息反馈系统5包括语音提示模块和显示屏，语音提示模块和显示屏均与蓝牙接收模块相连接，语音提示模块用于播放压电纳米发电机的表面受到力后信号处理后的信息，显示屏通过动漫表情展示压电纳米发电机表面受到力处理后的表情。
压电纳米发电机安装在人体皮肤表面时，当压电纳米发电机受到外界压力的压力，产生微弱形变形而产生电信号，不同部位受到不同的外力变化，经过不同的信号处理，会产生不同的语音警示。在设置电路之后，当收到外部应力挤压，上位机或移动终端会展示出笑脸、哭脸、恐怖表情并伴随着“hello, Oh it is hurt, Do not touch me”的语音提示。
压电纳米发电机安装在机械手上时，机械手受到机器指令来抓取不同物体时，为了使抓取物有效果，在抓的过程中，受到物体对压电纳米发电机的反作用，同样会产生压电信号，在电路处理信号时，不同的抓取时间对用着不同的整合后的方波时间，不同的抓取时间对用着不同的方波频率。
如图2所示，所述压电纳米发电机从上到下依次包括基底11、下电极12、柔性的压电复合膜13、上电极14和基质15，所述基底11或基质15设置在机器人的机械手或人体活动部位。所述基底11和基质15均由聚二甲基硅氧烷制成；所述下电极12和上电极14均为银纳米线。电极中聚二甲基硅氧烷基底和压电复合膜13中的有机柔性基底一致，具备相同的杨氏模量，在弯曲或拉伸的过程中能够存在相应的变化。银纳米线作为电极在拉伸测试和弯曲时，由于银纳米线内部的焊接，不影响电极阻值的变化，同时电极上下接触面均为聚二甲基硅氧烷基底，有着更好的粘接，弯折过程中不易剥落，延展性好。
所述压电纳米发电机的上电极和下电极的制备方法的步骤如下：
1）将玻璃衬底清洗干净，将配制好的聚二甲基硅氧烷溶液通过匀胶机在玻璃衬底上制备厚度一致的基底。匀胶机的转速采用650 r/s，匀胶时间12 s。制膜均匀，在电极转移过程中，平整的表面导致银纳米线电极平整。
2）将浓度为0.05 mg/ml的银纳米线混合液分散均匀后，通过真空抽滤方式将酒精和银纳米线分离出来，在有机滤纸上形成了一层致密的银纳米线薄膜；真空抽滤方式操作简易，同时，在转移过程中，由于聚二甲基硅氧烷粘度大于滤纸，这两种方式的结合有利于制备柔性的银纳米线电极。
3）将有机滤纸上的银纳米线薄膜采用干转移技术转移到步骤一制作的基底上，制备成柔性电极。由于有机膜与PDMS之间的粘性不一致，能够高效率的将有机膜上的银纳米线整体转移，电极的平面如图4（a），通过银纳米线之间的相互焊联，能够较好的保证电极在拉伸或者器件在弯曲时，阻值保持不变；而图4（b）是电极的横截面，可以看到的是，电极厚度为2.54 µm，与图3中的功能层杨氏模量一致，不易脱落。
所述压电纳米发电机中压电复合膜13的制备方法的步骤如下：
11）将压电材料与纤维素按比例在去离子水中搅拌均匀，放置-20℃温度下的冰箱内结冰，之后采用冷冻干燥技术制备以纤维素为骨架、压电颗粒为附着物的互连结构；在900℃中高温烧结，去除纤维素，压电颗粒呈现出三维互连结构状；压电材料与纤维素的质量比为8%，去离子水是纯净水。迅速结冰和真空干燥有助于构建以纤维素为骨架制备的压电互联结构，同时将骨架中的水以升华的方式干燥，高温烧结是牺牲掉纤维素骨架将压电颗粒互联。
12）将具备三维互连结构的压电颗粒与聚二甲基硅氧烷均匀搅拌制成混合溶液，将混合液在下电极上刮刀涂覆机制备厚度均匀的压电复合膜，在未固化之前，将上电极贴到压电复合膜上，在高温下固化。在90℃温度下固化3小时；传统压电陶瓷在受到外力的情况下易粉碎，不易收集机械能，将聚二甲基硅氧烷和压电陶瓷粉末有机的结合到了一起，有机物能够吸收并分散应力发生形变产生压电势，便于将机械能转化为电能。
13）至此，压电发电机器件制备完成。将器件放置在极化装置中，进行极化处理24小时，取出将上电极和下电极输出端外加铜导线作为输出信号端。在外加高电场的情况下，能将压电材料中无序排布的偶极子沿着电场方向定向有序的排布，能够诱导上下电极正负电荷聚集，在没有外电路的状态下，无电荷的转移。
所述压电复合膜由无铅压电陶瓷材料和聚二甲基硅氧烷制成，所述无铅压电陶瓷材料的化学式为0.82Ba(Ti0.89Sn0.11)O3-0.18(Ba0.7Ca0.3)TiO3。采用压电性能良好的0.82Ba(Ti0.89Sn0.11)O3-0.18 (Ba0.7Ca0.3)TiO3的无铅压电陶瓷颗粒为压电填充物。当图2的压电纳米发电机本体受到外界的外加压力时，导致具有三维互连结构的压电复合膜发生形变，由于压电颗粒的压电特性，使其内部产生一个压电势，由于感应电荷的原因，这个压电场会在压电复合膜的上下电极诱导电荷，产生电势差，这个电势差会驱使外电路的电子从一段流向另一端中和，形成了定向电流，直至其上下电极上积累的电子与压电场达到平衡，而当外部压力消失时，其压电电场所形成的电势差就会消失，形成了一个反向的电流，这样便形成了一个交流的电流信号。结合实际运用中，当机器人或者人体模拟电子皮肤受到外界的应力时，压电纳米发电机受到形变后，在两个电极中产生了压电势。此方法制备的压电纳米发电机具有机械能良好，高压电输出、耐疲劳等性能，其能保持长久的使用条件。
无铅压电材料0.82Ba(Ti0.89Sn0.11)O3-0.18(Ba0.7Ca0.3)TiO3与常用压电材料的输出电压做了对比，如表1所示。
表1 不同压电材料的输出电压对比表
从表1中可以看出本发明的压电纳米发电机的输出电压明显高于其他常用材料的发电机。
图5为示波器显示的电信号波形图，明显可以看出不同波状的信号输出，上端的方波形输出是经过信号电路处理过的输出电压，可以表明在模拟机器人电子皮肤有了直观的描述。下端的锯齿波是压电纳米发电机受到外力后，产生的实际电压波形。通过对比可以看出，输入的脉冲信号在信号处理电路处理下同步转化为数字信号，为实现模拟触感应用提供了基础。
本发明通过柔性的银纳米线电极和功能层内构三维互连结构的压电复合膜制备柔性的压电纳米发电机。压电纳米发电机在引入柔性的银纳米线电极能够实现随意弯曲，可收集弯曲机械能，可粘贴人体皮肤表面充当电子皮肤，模拟机器人触感；压电复合膜基于掺锡、钙改性钛酸钡基的压电纳米发电机也提高了电信号性能输出；压电纳米发电机具备高柔性、生物相容性等特性，能够适用人体皮肤的弯曲等，也对环境和人体健康无任何威胁。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，包括压电发电模块，压电发电模块安装在机器人的机械手上，其特征在于，所述压电发电模块通过无线模块与信息反馈系统相连接，压电发电模块包括柔性的压电纳米发电机、信号处理电路、微控制单元和蓄电池，压电纳米发电机分别与信号处理电路和蓄电池相连接，蓄电池与微控制单元相连接，信号处理电路与微控制单元相连接，微控制单元与无线模块相连接；所述信息反馈系统为上位机或移动终端，无线模块与上位机或移动终端相连接。
2.根据权利要求1所述的基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，其特征在于，所述压电纳米发电机的数量设有三个，三个压电纳米发电机并联连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，其特征在于，所述信息反馈系统包括语音提示模块和显示屏，语音提示模块和显示屏均通过无线模块与微控制单元相连接，语音提示模块用于播放压电纳米发电机的表面受到力后信号处理后的信息，显示屏通过动漫表情展示压电纳米发电机表面受到力处理后的表情；所述无线模块为蓝牙无线模块，蓝牙无线模块包括蓝牙发射模块和蓝牙接收模块，蓝牙发射模块和蓝牙接收模块相匹配，蓝牙发射模块与微控制单元相连接，蓝牙接收模块与上位机或移动终端相连接。
4.根据权利要求3所述的基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，其特征在于，所述信号处理电路包括同相比例放大器和同相滞回比较器，同像比例放大器与压电纳米发电机相连接，同像比例放大器与同像滞回比较器相连接，同像滞回比较器与稳压管D1相连接，稳压管D1与微控制单元3相连接；同像比例放大器放大压电纳米发电机输出信号，同时降低高频噪声；同像滞回比较器的输出端利用稳压管D1钳位后，将信号转化为数字信号，从而输出峰值为5V的方波。
5.根据权利要求4所述的基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，其特征在于，所述同像比例放大器包括运算放大器OP1，运算放大器OP1的同相输入端与压电纳米发电机相连接，压电纳米发电机上并联有电阻R3，运算放大器OP1的反相输入端与电阻R1相连接，运算放大器OP1的反相输入端通过电阻R2与集成运算放大器OP1的输出端相连接，电阻R2上并联样有电容C1；运算放大器OP1的输出端与电阻R5相连接，电阻R5与同像滞回比较器相连接；所述同像滞回比较器包括运算放大器OP2，运算放大器OP2的同相输入端分别与电阻R5和电阻R6相连接，运算放大器OP2的反相输入端与电阻R4相连接，运算放大器OP2的输出端与电阻R7相连接，电阻R7与电阻R6相均与稳压管D1的正极相连接，稳压管D1的负极接地，稳压管D1的正极输出处理后的数字信号。
6.根据权利要求4或5所述的基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，其特征在于，所述压电纳米发电机从上到下依次包括基底、下电极、柔性的压电复合膜、上电极和基质，所述基底或基质设置在机器人的机械手或人体活动部位。
7.根据权利要求6所述的基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，其特征在于，所述基底和基质均由聚二甲基硅氧烷制成；所述下电极和上电极均为银纳米线。
8.根据权利要求7所述的基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，其特征在于，所述压电纳米发电机的上电极和下电极的制备方法的步骤如下：
1）将玻璃衬底清洗干净，将配制好的聚二甲基硅氧烷溶液通过匀胶机在玻璃衬底上制备厚度一致的基底；
2）将浓度为0.05 mg/ml的银纳米线混合液分散均匀后，通过真空抽滤方式将酒精和银纳米线分离出来，在有机滤纸上形成了一层致密的银纳米线薄膜；
3）将有机滤纸上的银纳米线薄膜采用干转移技术转移到步骤一制作的基底上，制备成柔性电极。
9.根据权利要求8所述的基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，其特征在于，所述压电纳米发电机中压电复合膜的制备方法的步骤如下：
11）将压电材料与纤维素按比例在去离子水中搅拌均匀，放置-20℃温度下结冰，之后采用冷冻干燥技术制备以纤维素为骨架、压电颗粒为附着物的互连结构；在900℃中高温烧结，去除纤维素，压电颗粒呈现出三维互连结构状；
12）将具备三维互连结构的压电颗粒与聚二甲基硅氧烷均匀搅拌制作混合溶液，将混合溶液在下电极上刮刀涂覆机制备厚度均匀的压电复合膜，在未固化之前，将上电极贴到压电复合膜上，在高温下固化；
将器件放置在极化装置中，进行极化处理24小时，取出将上电极和下电极的输出端外加铜导线作为输出信号。
10.根据权利要求9所述的基于压电纳米发电机的机器人电子皮肤模拟触感装置，其特征在于，所述压电复合膜由压电复合膜由无铅压电陶瓷材料和聚二甲基硅氧烷制成，所述无铅压电陶瓷材料的化学式为0.82Ba(Ti0.89Sn0.11)O3-0.18(Ba0.7Ca0.3)TiO3。
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