CN113232031A - 一种压力感知范围可调的新型电子皮肤 - Google Patents

一种压力感知范围可调的新型电子皮肤 Download PDF

Info

Publication number
CN113232031A
CN113232031A CN202110085021.8A CN202110085021A CN113232031A CN 113232031 A CN113232031 A CN 113232031A CN 202110085021 A CN202110085021 A CN 202110085021A CN 113232031 A CN113232031 A CN 113232031A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electronic skin
layer
skin
pressure sensing
sensing range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110085021.8A
Other languages
English (en)
Inventor
陈殿生
刘哲
贾紫凝
马骏林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN202110085021.8A priority Critical patent/CN113232031A/zh
Publication of CN113232031A publication Critical patent/CN113232031A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
    • B25J13/084—Tactile sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
    • G01L1/146—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors for measuring force distributions, e.g. using force arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4611—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
    • H05K3/4626—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials
    • H05K3/4635—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials laminating flexible circuit boards using additional insulating adhesive materials between the boards

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

本发明提出一种新型电子皮肤，其特点在于通过改变内部充入气体的压强，可以调节电子皮肤的外在刚度表现，使得压扁电子皮肤所需的力发生变化，即压力感知范围可以调整。该电子皮肤是由两片由电极层和驱动层构成的复合板材料热压合制成，并胶接硅胶气管与外界进行气体交换及调整内部气压。这种电子皮肤具有较强的批量加工优势，有利于大规模生产，且可调节的压力感知范围拓宽了它的应用场景。

Description

一种压力感知范围可调的新型电子皮肤
技术领域
本发明属于电子皮肤领域，提出一种调整压力感知范围的方法
背景技术
电子皮肤是一种压力感知的传感器，早期研发的是刚性的压力传感器，后来根据机器人外表面的复杂曲面和与人交互的需求，研发出了柔性电子皮肤。
综上所述，目前还没有一种可以调整压力感知范围的电子皮肤，无法适应压力范围广的应用场景。因此，本发明设计一种新型电子皮肤，具有压力感知范围可调整的优势。
发明内容
本发明的目的在于设计一种新型电子皮肤，已解决上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种压力感知范围可调整的电子皮肤，制作方法包括以下步骤：
(1)加工FPC柔性电路板；
(2)激光切割加工TPU Fabric；
(3)加工好的FPC和TPU Fabric进行整面热压合，形成复合板结构；
(4)两层复合板的TPU层使用边缘热压合的方式在中间形成空腔，并在一侧边缘处留出空缺；
(5)使用胶接的方式连接上述空缺和气管；
作为本发明进一步的方案：所述的FPC柔性电路板，其特征在于：设计了阵列式的大面积覆铜作为电容器的电极板，且都引出走线，并行程排线接口。
作为本发明进一步的方案：所述的TPU Fabric，其特征在于双面覆盖低熔点TPU，厚度为50微米。
作为本发明进一步的方案：所述的整面热压合，其特征在于：使用热压机，200℃，压合30秒。
作为本发明进一步的方案：所述的边缘热压合，其特征在于：使用玻璃纤维板作为压模，热压机设置200℃，压合40秒。
本发明的电子皮肤制作方法便于工业流水线生产，具有较强的产业化前景，且可调整的压力感值范围，拓宽了它的应用范围。
附图说明
为了更清楚的说明本发明所涉及的技术方案，下面对实施例或现有的技术描述中所使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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是本发明实施例中电子皮肤多层结构的示意图；
图2是本发明实施例中电子皮肤充气状态下受压的示意图；
图3是本发明实施例中整体制作流程图。
具体实施方式
实施例
一种压力感知范围可调整的电子皮肤制作方法，所述的电子皮肤包括电极层和驱动层，所述电子皮肤制作方法包括以下步骤：
(1)FPC加工：极板阵列设计，各极板引出走线并形成排线，使用常用的单面FPC柔性印刷电路板生产工艺，且极板覆铜全部沉金，防止氧化；
(2)TPU Fabric加工：使用激光切割机加工，激光功率为10.0，切割速率为30mm/s。
(3)整面热压合：将电极层FPC柔性电路板和驱动层TPU Fabric整面热压合，使用热压机，200℃，压合30秒；
(4)边缘热压合：使用玻璃纤维板作为压模，热压机设置200℃，压合40秒；
(5)在边缘热压合留出的13mm空缺，放入直径为4mm的硅胶气管，并使用胶水完成密封胶接，至此完成一个电子皮肤的制作。

Claims (4)

1.一种压力感知范围可调的电子皮肤，其特征在于，传感器本体部分由皮肤层和驱动层构成。多层结构之间采用热压合工艺完成粘接，其中皮肤层与驱动层为整面热压合，而上下肌肉层为边缘热压合形成密闭空腔。
2.如权利要求1所述的皮肤层，其特征在于柔性的导电薄膜，阵列式的分布作为电容器的极板，可以使用FPC柔性电路板。
3.如权利要求1所述的肌肉层，其特征在于两面覆盖低熔点TPU的纤维布材料。
4.电子皮肤的肌肉层边缘热压合，并通过气管与外界进行气体交换，其特征在于，可以通过改变充入气压的大小，来调整相同受力作用下电子皮肤的变形量，即电子皮肤的刚度表现，这样将充气膨胀后的电子皮肤完全压扁即达到压力量程上限所需要的压力值会发生变化，进而实现对于压力感知范围的调整。
CN202110085021.8A 2021-01-20 2021-01-20 一种压力感知范围可调的新型电子皮肤 Pending CN113232031A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110085021.8A CN113232031A (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种压力感知范围可调的新型电子皮肤

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110085021.8A CN113232031A (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种压力感知范围可调的新型电子皮肤

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113232031A true CN113232031A (zh) 2021-08-10

Family

ID=77130050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110085021.8A Pending CN113232031A (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种压力感知范围可调的新型电子皮肤

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113232031A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113916416A (zh) * 2021-09-23 2022-01-11 北京科技大学 一种高渗透性应变非敏感型电子皮肤及其制备方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020121146A1 (en) * 2000-11-28 2002-09-05 Stmicroelectronics S.R.L. Textile-like capacitive pressure sensor and method of mapping the pressure exerted at points of a surface of a flexible and pliable object, particularly of a sail
US20030107868A1 (en) * 2000-02-23 2003-06-12 Chatzandroulis Stavros Emmanuel Capacitive pressure-responsive devices and their fabrication
US20130127879A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Glass-encapsulated pressure sensor
US20140000377A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-02 Kevin L. Lin Semiconductor package with air pressure sensor
EP2899521A1 (de) * 2014-01-27 2015-07-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Volumenkompressible kapazitive flächige flexible Sensormatte zur Messung von Druck oder Druckverteilungen und/oder zur Messung oder Detektion von Deformationen
US20160033343A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods and apparatus concerning multi-tactile sensitive (e-skin) pressure sensors
CN107015656A (zh) * 2017-04-13 2017-08-04 华中科技大学 一种用于闭环人机交互的大面积网格型表皮电子系统
US20180038754A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 Encite Llc Micro Pressure Sensor
CN107941246A (zh) * 2017-11-10 2018-04-20 北京大学 一种非接触式自驱动电子皮肤及其制备方法
US20180326456A1 (en) * 2015-11-06 2018-11-15 Moda-Innochips Co., Ltd. Pressure sensor, and composite element and electronic device having same
CN110519675A (zh) * 2019-09-29 2019-11-29 北京信息科技大学 水下航行器声信息电子感知皮肤及其制备方法
CN110987260A (zh) * 2018-03-20 2020-04-10 武汉铂纳智感科技有限公司 一种同时感知压力与气敏的柔性电子皮肤及其制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030107868A1 (en) * 2000-02-23 2003-06-12 Chatzandroulis Stavros Emmanuel Capacitive pressure-responsive devices and their fabrication
US20020121146A1 (en) * 2000-11-28 2002-09-05 Stmicroelectronics S.R.L. Textile-like capacitive pressure sensor and method of mapping the pressure exerted at points of a surface of a flexible and pliable object, particularly of a sail
US20130127879A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Glass-encapsulated pressure sensor
US20140000377A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-02 Kevin L. Lin Semiconductor package with air pressure sensor
EP2899521A1 (de) * 2014-01-27 2015-07-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Volumenkompressible kapazitive flächige flexible Sensormatte zur Messung von Druck oder Druckverteilungen und/oder zur Messung oder Detektion von Deformationen
US20160033343A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods and apparatus concerning multi-tactile sensitive (e-skin) pressure sensors
US20180326456A1 (en) * 2015-11-06 2018-11-15 Moda-Innochips Co., Ltd. Pressure sensor, and composite element and electronic device having same
US20180038754A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 Encite Llc Micro Pressure Sensor
CN107015656A (zh) * 2017-04-13 2017-08-04 华中科技大学 一种用于闭环人机交互的大面积网格型表皮电子系统
CN107941246A (zh) * 2017-11-10 2018-04-20 北京大学 一种非接触式自驱动电子皮肤及其制备方法
CN110987260A (zh) * 2018-03-20 2020-04-10 武汉铂纳智感科技有限公司 一种同时感知压力与气敏的柔性电子皮肤及其制备方法
CN110519675A (zh) * 2019-09-29 2019-11-29 北京信息科技大学 水下航行器声信息电子感知皮肤及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙一心等: "柔性电容式触觉传感器的研究与实验", 《电子测量与仪器学报》 *
李玲等: "基于多孔PDMS薄膜介电层的柔性压力传感器", 《仪表技术与传感器》 *
赵海文等: "基于双电层电容的柔性触觉传感器机理研究", 《仪器仪表学报》 *
郭士杰等: "电容阵列柔性压力传感器设计与分析", 《仪器仪表学报》 *
黄英等: "基于金字塔结构的高灵敏滑触觉传感器研究", 《传感器与微系统》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113916416A (zh) * 2021-09-23 2022-01-11 北京科技大学 一种高渗透性应变非敏感型电子皮肤及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060014403A1 (en) Connecting structure of circuit board and method for manufacturing the same
CN112092407B (zh) 一种贴膜方法及贴膜装置
CN113232031A (zh) 一种压力感知范围可调的新型电子皮肤
CN111787702A (zh) 无线充电fpc制作过程中确保板面平整的方法
CN111367028B (zh) 一种全陶瓷结构tosa/rosa外壳及其制备方法
CN110767799B (zh) 一种叉指电极型压电纤维复合材料的封装方法
JP3922436B2 (ja) 積層セラミック電子部品、積層セラミック電子部品の製造方法、及び、積層セラミック電子部品の製造装置
WO2006040959A1 (ja) 積層セラミック電子部品の製造方法とその製造装置
CN100546441C (zh) 一种多层柔性线路板的制作方法
CN108462935B (zh) 双层压电陶瓷电声元件及其制备方法
CN111161648A (zh) 一种电子墨水屏整版热压贴合、封边工艺方法
CN110588105A (zh) 增厚夹层玻璃及其制作方法
CN104470211B (zh) Pcb板加工方法及pcb板
CN115734522A (zh) 一种双面腔结构多层陶瓷电路板制备方法
CN113432773B (zh) 适用于柔性物体表面冲击波压力测量传感器及制作方法
CN210469869U (zh) 一种低成本铝制作线路的电路板
CN208241978U (zh) 压制厚补强类产品的治具
CN111302656B (zh) 玻璃及不锈钢边框与拉伸支撑边框金属钎焊夹层真空玻璃
CN100456908C (zh) 印刷电路板之保护膜热压着制法
CN108282967A (zh) 一种局部厚铜pcb及其制作工艺
JPS62177986A (ja) 積層型圧電素子の製造方法およびその製造装置
CN218830751U (zh) 一种防穿刺tpx离型膜
CN216852547U (zh) 超薄导电胶钢片补强压合结构
CN213688740U (zh) 一种陶瓷电容式压力传感器
CN216357497U (zh) 一种焊盘钢片组件的压合叠层结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210810

RJ01 Rejection of invention patent application after publication