CN113945305A - 一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器 - Google Patents
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Abstract
一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，包括上电极层、下电极层和介质层；介质层由上介质层和下介质层组成，上介质层、下介质层上下对称分布；上、下介质层和包括上、下介质层基底、上、下介质层长微圆柱和上、下介质层短微圆柱，上、下介质层基底与上、下电极层下侧/上侧紧密粘合，上、下介质层长微圆柱和上、下介质层短微圆柱交错、等距分布于上、下介质层基底的底部/顶部；上介质层长微圆柱和下介质层长微圆柱之间紧密粘合，上介质层短微圆柱和下介质层短微圆柱之间存在距离。本发明结构稳固，克服粘滞效应，介质层更易产生弯曲变形，拥有更高的灵敏度、更短的响应/恢复时间、更低的滞后性、更好的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容式柔性触觉传感器，尤其是一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，属于触觉传感技术领域。
背景技术
随着传感技术、人工智能等不断发展，智能机器人正朝向健康监测、人机交互等方向发展，触觉感知作为机器人与外界信息交互的重要方式，柔性触觉传感器被直接广泛应用在智能机器人、电子皮肤等领域。基于智能机器人在工业上的广泛应用以及特殊行业对智能机器人高精度的作业要求，而触觉传感器作为智能机器人的关键部件之一，对触觉传感器的动态响应、灵敏度、结构稳固等方面的要求也越来越高。因此，国内外学者对所研究的触觉传感器性能也提出了更高要求，例如具有更高的灵敏度、更低的检测极限、更短的响应/恢复时间、更低的功耗等。
根据触觉传感器的传感机理，可以分为电容式传感器、压阻式传感器、压电式传感器等，其中电容式传感器由于动态响应好、结构简单、功耗低、稳定性好、成本低、温度不敏感等优点成为近些年的研究热点，但设计一个新颖的结构且具有优异的性能较为困难。
目前，国内外电容式触觉传感器存在以下几个方面有待提高：
1)现有电容式触觉传感器的微结构介质层比如采用金字塔、锥形等结构，其在介质层中呈阵列分布；由于微结构尖端的存在会提升传感器的灵敏度，因为介质层中微结构的尖端受力时极易变形，导致介电常数、电极之间的距离会迅速改变，但尖端与其连接层粘连不够牢固，受力时尖端易被破坏导致滑移。故而，现有电容式触觉传感器的微结构介质层和电极层之间未能紧密粘合，存在滑移因素，限制了电容式触觉传感器的推广应用。
2)传统的电容式触觉传感器在研究时追求传感器极小的检测下限，需要对介质层的微结构不断地小型化，使传感器能够承受的最大压力极限减小，导致检测范围较小，检测极限更低。例如，已知的一种基于倾斜微圆柱阵列的柔性电容压力传感器，其检测下限为1Pa；另外已知的一种基于多孔金字塔介质层的柔性电容压力传感器，超低检测限为0.14Pa。因此，现有的电容式触觉传感器难以同时具备较小的检测极限和较宽的检测范围，在稍大的压力作用下便会失效，导致应用范围受限。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，传感器兼具稳定性更好、检测极限更低、检测范围较宽、灵活性更好、滞后性更低的优点。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括上电极层、下电极层和位于二者之间的介质层；所述的介质层由上介质层和下介质层组成，上介质层、下介质层在介质层中呈上下对称分布；所述上介质层包括上介质层基底、上介质层长微圆柱和上介质层短微圆柱，上介质层基底与上电极层下侧紧密粘合，上介质层长微圆柱和上介质层短微圆柱交错、等距分布于上介质层基底的底部；下介质层包括下介质层基底、下介质层长微圆柱和下介质层短微圆柱，下介质层基底与下电极层上侧紧密粘合，下介质层长微圆柱和下介质层短微圆柱交错、等距分布于下介质层基底的顶部；上介质层长微圆柱和下介质层长微圆柱之间紧密粘合，上介质层短微圆柱和下介质层短微圆柱之间存在距离。
相比现有技术，本发明的一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，将介质层设计成由上介质层和下介质层两个组成部分，并且分别具有分级微圆柱阵列的构造(即长微圆柱+短微圆柱的结构)，相较于传统的触觉传感器结构，在同等受力条件下，该构造初始灵敏度较高，同时具有稳定性好、变形能力强、重复性好等特性。进而，基于上述构造，本发明的柔性触觉传感器还实现了三个受力阶段：第一阶段是上介质层长微圆柱和下介质层长微圆柱挤压产生弯曲变形，电极之间的间距快速变小，排出微圆柱间隙中空气，电容的介电常数快速变大，从而电容值快速增大；第二阶段是上介质层短微圆柱和下介质层短微圆柱接触后挤压产生弯曲变形，上介质层长微圆柱和下介质层长微圆柱挤压继续产生弯曲变形，电极之间的间距较快减小，排出微圆柱间隙中空气，电容的介电常数较快变大，从而电容值继续较快增大；第三阶段是上介质层短微圆柱和下介质层短微圆柱之间挤压产生压缩变形，上介质层长微圆柱和下介质层长微圆柱挤压产生压缩变形，电极之间的间距缓慢减小，排出微圆柱间隙中空气，电容的介电常数缓慢变大，从而电容值继续缓慢增大。由于电容值的变化可以反映传感器受力的大小，为智能机器人提供准确、及时的反馈，本发明这种介质层变形分阶段的电容式柔性触觉传感器具有优良性能，使本发明相较于传统的柔性触觉传感器，介质层更易产生弯曲变形，拥有更高的灵敏度、更短的响应/恢复时间、更低的滞后性、更好的稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例整体结构的立体图。
图2是本发明一个实施例整体结构的主视图。
图3是本发明一个实施例整体结构的参数示意图。
图4是本发明一个实施例的制备流程示意图。
图5是本发明一个实施例在变形第一阶段的二维应力分布示意图。
图6是本发明一个实施例在变形第二阶段的二维应力分布示意图。
图7是本发明一个实施例在变形第三阶段的二维应力分布示意图。
图8是本发明不同微圆柱直径与间距之比实施例信号输出与加载力之间的关系示意图。
图9是本发明不同短微圆柱高度实施例信号输出与加载力之间的关系示意图。
图10是本发明不同微圆柱倾角实施例信号输出与加载力之间的关系示意图。
图11是本发明一个实施例和不同结构触觉传感器信号输出与加载力之间的关系示意图。
图12是本发明一个实施例的相对电容变化量与加载力的关系示意图。
图13是本发明一个实施例检测超轻型物体(2.6Pa)时的响应曲线。
图14是本发明一个实施例的响应时间测试曲线。
图15是本发明一个实施例的迟滞性测试曲线。
图16是本发明一个实施例在5kPa压力加载/卸载过程中的稳定性测试曲线。
图17是本发明一个实施例的温度干扰测试图。
图18是本发明一个实施例集成于机械手指上触摸实验。
图中：1、上电极层，11、上衬底，12、上电极，2、下电极层，21、下衬底，22、下电极，31、上介质层，311、上介质层基底，312、上介质层长微圆柱，313、上介质层短微圆柱，32、下介质层，321、下介质层基底，322、下介质层长微圆柱，323、下介质层短微圆柱。
具体实施方式
为了对本发明实施例的技术方案、优点更加清晰，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更加清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，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。
参阅图1、2、3、4，本发明较佳实施例中，一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，包括：上电极层1、下电极层2、上介质层31和下介质层32，所述上介质层31包括上介质层基底311、上介质层长微圆柱312、上介质层短微圆柱313，所述下介质层32包括下介质层基底321、下介质层长微圆柱322、下介质层短微圆柱323。所述上电极层1下侧的上介质层31具有倾角呈30°分级微圆柱阵列，上介质层31与上电极层1紧密粘合；所述下电极层2上侧的下介质层32具有倾角呈30°分级微圆柱阵列，下介质层32与下电极层2紧密粘合。所述上介质层长微圆柱312和下介质层长微圆柱322之间紧密粘合，上介质层短微圆柱313和下介质层短微圆柱323之间存在距离，所述上介质层31、下介质层32在介质层中呈上下对称。
参阅图1、2、3、4，所述上电极层1包括上衬底11、上电极12，上衬底11位于上电极12顶面，且上衬底11和上电极12紧密粘合；所述下电极层2包括下衬底21、下电极22，下衬底21位于下电极22底面，下衬底21和下电极22紧密粘合。所述上电极12和下电极22呈平行设置；所述上衬底11和下衬底21呈平行设置。所述上衬底11、下衬底21均采用硅橡胶制备的薄层，硅橡胶具有优良的绝缘性和超弹性，所述上衬底11、下衬底21大小尺寸保持一致。上衬底11、下衬底21分别用硅橡胶粘合于上电极12顶面、下电极22底面，所述上衬底11、下衬底21为传感器的屏蔽保护层。
参阅图1、2、3、4，所述上电极12、下电极22采用商用导电银胶柔性导体材料，上、下电极22薄层与传感器其他层的材料紧密粘合，使传感器的结构更加稳固，且具有耐用性和灵活性，所述上电极12、下电极22均为长方体结构，电极大小尺寸保持一致。所述上电极12、下电极层2呈平行设置，通常来说所述上电极12、下电极22均需要由一根金属导线(导体)引出，这里的金属包括金、银、铜等。
参阅图1、2、5、7、8、9，所述上介质层31、下介质层32均采用PDMS(聚二甲基硅氧烷)制成，该材料具有优良的绝缘性、超强的弹性，与介质层微圆柱间隙中的空气共同组成介质层，上介质层31和下介质层32中未与电极层粘合的部分均处于空气中。
本较佳实施例中所述的上介质层长微圆柱312、下介质层长微圆柱322、上介质层短微圆柱313、下介质层短微圆柱323均采用圆柱结构，不限于此，所述上介质层长微圆柱312、上介质层短微圆柱313、下介质层长微圆柱322、下介质层短微圆柱323的结构还可以为棱台、棱柱以及仿生结构等中的任一种。所述的上介质层长微圆柱312、下介质层长微圆柱322、上介质层短微圆柱313、下介质层短微圆柱323分布于电极之间构成电容。所述上介质层长微圆柱312、上介质层短微圆柱313在上介质层31交错、等距排列，上介质层31的顶面粘合于上电极12的下底面，下介质层长微圆柱322、下介质层短微圆柱323在下介质层32交错、等距分布，下介质层32的底面粘合于下电极22上顶面，整体呈上下对称。
参阅图4，本发明一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器的制备方案，具有以下步骤：
首先，利用三维CAD设计软件SolidWorks 2019进行建模，设计本发明所用介质层、电极模具；基于3D打印工艺，使用3D打印机将PLA材料打印出分级倾斜微圆柱结构的介质层模具，如图4(a)。
将聚二甲基硅氧烷主剂和交联剂的质量比以10:1混合，以5000rpm速度旋涂在模具上90s，如图4(b)。
将组件放入真空室中10min，从空腔中抽取出空气，再放入真空干燥箱中60℃固化3h，待其固化后脱模，如图4(c)，制得柔性上介质层31、下介质层32，如图4(d)。将商用导电银胶以以5000rpm速度旋涂在模具上30s，再放入真空干燥箱中60℃固化1h，形成含上电极12的上介质层31、含下电极22的下介质层32，如图4(e)。
将硅橡胶以5000rpm速度旋涂在模具上60s，然后将组件放入真空室中10min，从空腔中抽取出空气，再放入真空干燥箱中60℃固化2h，待其固化后脱模，形成制备的柔性上衬底11、下衬底21。用硅橡胶分别将柔性上衬底11、下衬底21分别粘合含上电极12的上介质层31顶面、下电极22的下介质层32底面，如图4(f)，待其充分固化后，将其沿着边缘上下对齐，用PDMS粘合上、下介质层长微圆柱(包括上介质层长微圆柱312和下介质层长微圆柱322)，整个传感器充分固化后，形成牢固的高灵敏度电容式柔性触觉传感器，如图4(g)。
实施例1
本实施例是根据上述制备方法制得5×5微圆柱单元结构的柔性触觉传感器。具体的，长微圆柱(包括上介质层长微圆柱312和下介质层长微圆柱322)高度(H)为3mm，上衬底11和下衬底21厚度(c)为0.8mm、长度和宽度均为24mm，上介质层基底311、下介质层基底321均为0.8mm，上电极和下电极22厚度(d)均为0.3mm、长度和宽度均为24mm，微圆柱直径(R)为1.6mm保持不变，通过不同微结构、微圆柱直径与间距之比(a:b)、短微圆柱(包括上介质层短微圆柱313和下介质层短微圆柱323)高度(h)、微圆柱倾角(θ)的设计和优化，获得最理想的传感器微结构参数，以此来提高传感器的灵敏度。
本发明一个实施例的传感器基于COMSOL的二维有限元仿真结果如下：图5、图6、图7分别显示了本发明一个实施例的二维应力分布示意图，仿真图像验证了传感器受力后的三个不同阶段介质层变形情况。
图8为不同微圆柱直径与间距之比的触觉传感器信号输出与加载力之间的关系。为了研究该参数对传感性能的影响机制，制备了包含四个不同分级倾斜微圆柱结构的传感器，h为2.25mm，θ为30°保持不变，这些传感器仅微圆柱之间的间距各不相同，随着微圆柱间距的进一步增大，虽然介质层的可压缩性增加，但电极之间的介电常数变化有限。实验结果表明，不同间距分级微圆柱对相对电容变化存在较大差别，当微圆柱(上介质层长微圆柱312、上介质层短微圆柱313、下介质层长微圆柱322以及下介质层短微圆柱323)直径与中心间距之比为1:2时相对电容变化最大，此时传感器的灵敏度最高。
图9为不同短微圆柱(包括上介质层短微圆柱313和下介质层短微圆柱323)高度的触觉传感器信号输出与加载力之间的关系，θ为30°，a:b为1:2参数不变，传感器的长微圆柱(包括上介质层长微圆柱312和下介质层长微圆柱322)高度为3mm，改变短微圆柱(包括上介质层短微圆柱313和下介质层短微圆柱323)的高度，由图可知当短微圆柱(上介质层短微圆柱313和下介质层短微圆柱323)高度为2.25mm时，传感器相对电容变化最大。
图10为不同微圆柱倾角的触觉传感器信号输出与加载力之间的关系，在保持h为2.25mm，a:b为1:2不变，结果表明与其他倾斜角度相比，30°倾角的微圆柱会更大程度的改变相对电容变化量，传感器表现出的灵敏度最高。
通过多组的对比试验，结合传感器的灵敏度和检测极限，确定了分级倾斜微圆柱的传感器的结构参数：微圆柱直径与中心距之比为1:2、短微圆柱(包括上介质层短微圆柱313和下介质层短微圆柱323)高度为2.25mm、微圆柱倾角30°时，触觉传感器表现出更优异的传感性能。
图11为不同微结构触觉传感器的触觉传感器信号输出与加载力之间的关系。采用分级倾斜微圆柱作为介质层的传感器比单层倾斜微圆柱、垂直微圆柱、实心结构的传感器相对电容变化更为明显。结果表明采用分级倾斜微圆柱结构的传感器具有更高的灵敏度。
图12为分级倾斜微圆柱结构触觉传感器的灵敏度曲线图，触觉传感器灵敏度主要分为三个阶段：第一阶段在0Pa至1000Pa，灵敏度约为0.44kPa-1；第二阶段在1kPa至10kPa，灵敏度约为0.11kPa-1；第三阶段在10kPa至30kPa，灵敏度约为0.03kPa-1。实验结果证明该结构的可行性及性能考究，此结构较于传统触觉传感器，具有高灵敏度。
图13为超轻型物体(2.6Pa)检测时的响应曲线，从实验结果的曲线图可以看出，物体放置传感器表面，其输出电容值瞬间改变，并且结果保持在一个稳定数值区域内，表明传感器在高分辨触觉感知应用方面具有较好的可靠性。
图14为触觉传感器的响应时间测试曲线。在传感器上方施加一个8kPa的压力时，在40ms内传感器的相对电容会从最小值快速增加到最大值。当压力从传感器上卸载时，传感器的恢复时间为40ms。结果表明所制备的触觉传感器具有快速响应/恢复特性，这主要归因于分级倾斜微圆柱是采用超弹性PDMS和特殊微结构。
图15为触觉传感器的迟滞性测试曲线。测试了15kPa范围内传感器的迟滞误差，该柔性触觉传感器表现出最大的迟滞误差约为6.7％，说明该传感器具有较低的滞后性。
图16为传感器在5kPa压力加/卸载过程中的稳定性测试曲线。动态加/卸载5kPa的压力，以测试传感器的耐久性和重复性，插图分别是循环加载第500次到505次和2000次到2005次，图中相对电容变化曲线基本保持稳定，传感器性能依然良好。表明传感器具有优异的稳定性和耐用性。
图17是本实施例传感器的温度干扰测试图，由实验数据得到温度对传感器的最大干扰效果为0.084，表明温度对本发明提出的传感器传感特性影响小。
图18为机械手集成传感器触摸实验。将传感器集成到机械手的五个手指上，用手指触碰传感器，达到触觉力的反馈。图中波形清晰的显示触碰的每个手指对应电容变化，表明触觉传感器在人机界面中显示出潜在的应用前景。
实施例2
本实施例2所制得柔性触觉传感器的制备方法与实施例1相同，区别在于所制备传感器的微圆柱单元阵列不同。具体的，介质层中长微圆柱(包括介质层长微圆柱312和下介质层长微圆柱322)的高度(H)为3mm，上衬底11和下衬底21厚度(c)为0.8mm，上介质层基底311、下介质层基底321为0.8mm，上电极12和下电极22厚度(d)为0.3mm，微圆柱直径(R)为1.6mm，微圆柱直径与间距之比为1:2、短微圆柱(包括上介质层短微圆柱313和下介质层短微圆柱323)高度为2.25mm、微圆柱倾角30°保持不变。如图4(h)是7×17微圆柱单元结构的柔性触觉传感器。证明上述设计结构可拓展成任意m×n微圆柱单元结构的柔性触觉传感器。
本发明可通过调整微圆柱直径与间距之比、短微圆柱(包括上介质层短微圆柱和下介质层短微圆柱)高度、微圆柱倾角、微圆柱阵列单元数量等结构参数，并根据实际应用检测需求，以此来动态调整传感器的压力检测范围。本发明结构稳固，上电极12和下电极22中间为分级倾斜微圆柱结构的介质层，当触觉传感器受力时分成三个阶段：第一阶段是上介质层长微圆柱312和下介质层长微圆柱322挤压产生弯曲变形，电极之间的间距快速变小，排出微圆柱间隙中空气，电容的介电常数快速变大，从而电容值快速增大；第二阶段是上介质层长微圆柱312和下介质层长微圆柱322挤压、上介质层短微圆柱313和下介质层短微圆柱323接触后挤压产生弯曲变形，电极之间的间距较快减小，排出微圆柱间隙中空气，电容的介电常数较快变大，从而电容值继续较快增大；第三阶段是所述上介质层长微圆柱312和下介质层长微圆柱322、上介质层短微圆柱313和下介质层短微圆柱323挤压产生压缩变形，电极之间的间距进一步减小，排出微柱间隙中空气，电容的介电常数缓慢变大，从而电容值继续缓慢增大。通过测得电容值的大小能够感知受压力的大小。通过对多次的实验数据归纳分析，标定对应压力下的电容值，从而实现在实际应用中根据电容值推算出传感器受到的压力大小。
基于上述三个受力阶段：一方面本发明介质层中的长微圆柱在低压作用下易产生弯曲变形，此结构赋予了传感器较低的检测下限。传感器在较高压力作用下，处于上、下介质层基底之间的短、长微圆柱均产生弯曲、挤压，且介质层采用超弹性材料聚二甲基硅氧烷，随着压力的增大，传感器的电容值缓慢增大，此赋予了传感器较宽的检测范围。最终使得本发明一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器做到了检测极限、检测范围的平衡，使传感器同时兼具较小的检测极限和较宽的检测范围。另一方面当施加力时介质层中的倾斜微圆柱结构快速弯曲、挤压；当卸载力时介质层中的倾斜微圆柱结构快速恢复；归因于介质层的微结构克服了材料引起的滞后问题，使得本发明具有了更低的滞后性。
以上所述，应当理解，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，能够以其他的具体形式实现本发明。如基于介质层设计结构与本产品一致，该结构原理基于分阶段的改变介质层固体材料与空气的占空比，进而分阶段的改变电极之间的间距、介质层的介电参数，制得的产品原理与本产品一致，皆在本产品保护范围内。本说明书仅按照较佳的独立实施方式，但并未对实施方式做任何形式上的限制，说明书叙述方式是为清楚起见，凡是依据本发明的技术实质，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，并对实施例中的技术方案加以修改或者经适当组合，形成本领域技术的其他实施方式，均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，包括上电极层(1)、下电极层(2)和位于二者之间的介质层；其特征是：
所述的介质层由上介质层(31)和下介质层(32)组成，上介质层(31)、下介质层(32)在介质层中呈上下对称分布；
所述上介质层(31)包括上介质层基底(311)、上介质层长微圆柱(312)和上介质层短微圆柱(313)，上介质层基底(311)与上电极层(1)下侧紧密粘合，上介质层长微圆柱(312)和上介质层短微圆柱(313)交错、等距分布于上介质层基底(311)的底部；下介质层(32)包括下介质层基底(321)、下介质层长微圆柱(322)和下介质层短微圆柱(323)，下介质层基底(321)与下电极层(2)上侧紧密粘合，下介质层长微圆柱(322)和下介质层短微圆柱(323)交错、等距分布于下介质层基底(321)的顶部；上介质层长微圆柱(312)和下介质层长微圆柱(322)之间紧密粘合，上介质层短微圆柱(313)和下介质层短微圆柱(323)之间存在距离。
2.根据权利要求1所述的一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，其特征是：所述上介质层长微圆柱(312)和上介质层短微圆柱(313)在上介质层基底(311)上呈分级阵列且倾角30°；下介质层长微圆柱(322)和下介质层短微圆柱(323)在下介质层基底(321)上呈分级阵列且倾角30°。
3.根据权利要求1所述的一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，其特征是：所述上介质层长微圆柱(312)、上介质层短微圆柱(313)、下介质层长微圆柱(322)以及下介质层短微圆柱(323)的直径与其间距之比均为1:2。
4.根据权利要求1所述的一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，其特征是：所述上介质层短微圆柱(313)和下介质层短微圆柱(323)的高度都为2.25mm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，其特征是：所述上电极层(1)包括上衬底(11)和上电极(12)，上衬底(11)位于上电极(12)顶面，上衬底(11)和上电极(12)紧密粘合；
所述下电极层(2)包括下衬底(21)、下电极(22)，下衬底(21)位于下电极(22)底面，下衬底(21)和下电极(22)紧密粘合；
所述上电极(12)和下电极(22)呈平行设置并分别与上介质层(31)和下介质层(32)紧密粘合；上衬底(11)和下衬底(21)呈平行设置。
6.根据权利要求5所述的一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，其特征是：所述上衬底(11)和下衬底(21)均为硅橡胶制备的薄层；上电极(12)和下电极(22)均为导电银胶制备的薄层；上介质层基底(311)、上介质层长微圆柱(312)、上介质层短微圆柱(313)、下介质层基底(321)、下介质层长微圆柱(322)以及下介质层短微圆柱(323)均采用聚二甲基硅氧烷制备而成。
7.根据权利要求6所述的一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，其特征是：所述上介质层基底(311)顶面和下介质层基底(321)底面分别与上电极层(1)底面和下电极层(2)顶面均采用硅橡胶粘合固定；上介质层长微圆柱(312)和下介质层长微圆柱(322)通过聚二甲基硅氧烷粘合一体。
8.根据权利要求7所述的一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，其特征是：所述上衬底(11)和下衬底(21)大小尺寸一致；上电极(12)和下电极(22)大小尺寸一致。
9.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，其特征是：所述上介质层长微圆柱(312)、上介质层短微圆柱(313)、下介质层长微圆柱(322)和下介质层短微圆柱(323)的整体结构均为圆柱、棱台、棱柱或仿生结构中的任一种。
10.根据权利要求9所述的一种基于分级倾斜微圆柱结构的电容式柔性触觉传感器，其特征是：所述上介质层长微圆柱(312)、上介质层短微圆柱(313)、下介质层长微圆柱(322)和下介质层短微圆柱(323)均为实心结构。
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