CN114674483B - 一种具有高切向角分辨率的三维力柔性触觉传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高切向角分辨率的三维力柔性触觉传感器。传感器自上而下由顶部层、中间层、底部层三层叠加而成；顶部层电极、敏感材料和底部层电极构成三个共地的检测电路，可以同时检测传感器受到的正压力大小、切向力大小和切向角大小，进而能够换算成三维力，其中切向力大小和切向角大小能够通过一个电压信号的不同特征识别。本发明利用区域化与斜面化设计的导电材料使传感器具备三维力的检测功能，与传统四单元分布组合式的三维力柔性触觉传感器相比，本发明传感器所需电极引线更少，整体结构更加紧凑，且切向角检测具有较高的分辨率。

Description

一种具有高切向角分辨率的三维力柔性触觉传感器

技术领域

本发明涉及接触力检测领域中的一种柔性触觉传感器，尤其是涉及了一种具有高切向角分辨率的三维力柔性触觉传感器。

背景技术

智能机器人在人机交互、医疗健康、智能制造等领域具有广泛应用，是未来机器人发展的主要方向。柔性触觉传感器是智能机器人与人协作交互的关键器件。触觉传感器可以检测压力、温度、应变、滑移等多种触觉信息，并反馈给机器人的运动控制系统，使机器人能够更详细地了解周围环境，并做出相应的调整，提高了机器人在非结构化环境下复杂精细作业的能力。

随着人机交互水平的不断提高，越来越需要触觉传感器提供复杂多样的触觉信息，以实现更加精密的操作与控制。触觉力是最基本的感知信息之一，也是大多数人机交互场景下的重要参数。一般的触觉力传感器只能检测正压力的大小，无法满足精细操作的应用要求，因此能检测三维力的触觉传感器成为了研究热点。然而，现有的三维力传感器大多为四个单元组合式的感知阵列，通过对比观察各单元的信号变化并结合理论计算推导三维力的大小。一方面，四单元组合式的设计结构复杂，至少需要5条电极引线，不适合大面积布局；另一方面，同时观察多单元信号所计算的三维力准确率不高，尤其是切向角大小的分辨率较低，无法真实还原传感单元所受到的力。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种采用更少电极引线且具有高切向角分辨率检测功能的三维力柔性触觉传感器，对智能机器人的高水平人机交互具有重要意义。

本发明采用的技术方案是：

包括顶部层、中间层和底部层，所述顶部层、中间层和底部层自上而下进行层叠布置；所述顶部层主要由自上而下依次层叠的球面凸台、顶部层柔性基底和顶部层电极组成，所述顶部层柔性基底的顶面与所述球面凸台的底面紧密贴合，顶部层柔性基底的端面设有环形凸起，环形凸起的外周面和内周面均为外凸的圆锥面，环形凸起的表面和环形凸起中央的顶部层柔性基底底面上均紧贴布置有顶部层电极；所述中间层主要由环形的中间层柔性基底和敏感材料组成，中间层柔性基底的内周面为外凸的圆锥面，敏感材料布置在中间层柔性基底的内周面上；所述底部层主要由绝缘块、底部层电极和底部层柔性基底组成，绝缘块和底部层电极布置在底部层柔性基底顶面；

敏感材料分为两个隔离独立的部分，底部层电极分为单个独立的三个部分，底部层电极的第一部分布置在绝缘块和底部层柔性基底之间，底部层电极的第二部分和第三部分布置于敏感材料的两个部分下面并分别电连接于敏感材料的两个部分；中间层柔性基底顶面和位于环形凸起外周围的顶部层柔性基底的底面边缘紧密连接，中间层柔性基底底面和底部层柔性基底的顶面紧密连接，使得位于顶部层柔性基底底面和底部层柔性基底顶面之间的中间层柔性基底的中央空间形成中心空腔，中心空腔中，顶部层电极和敏感材料之间、顶部层电极和底部层柔性基底顶面之间均具有间隙，绝缘块刚好位于顶部层电极和底部层柔性基底顶面之间的间隙中，且使得绝缘块顶面和顶部层电极底面紧贴。

所述的球面凸台底面为平面，紧贴于顶部层柔性基底的顶面。

所述中间层柔性基底为单侧截面均为直角梯形的环状体。

所述敏感材料主要由第一敏感材料半环和第二敏感材料半环两个隔离独立的部分组成，所述第一敏感材料半环和第二敏感材料半环相间隔地周向排列形成一个圆环，且第一敏感材料半环和第二敏感材料半环的两端之间均沿周向留有空隙。

所述的顶部层电极和底部层电极均引出电极引线；所述顶部层电极引出的一条电极引线为接地线，所述顶部层电极的电极引线穿过所述敏感材料中的空隙后去连接大地，且顶部层电极的电极引线与敏感材料不接触；

所述底部层电极主要引出底部A电路电极、底部B电路电极和底部C电路电极三条电极引线，所述底部A电路电极、底部B电路电极分别仅与第一敏感材料半环、第二敏感材料半环的一端电接触，且底部A电路电极和第一敏感材料半环之间的电接触位置与底部B电路电极和第二敏感材料半环之间的电接触位置以圆环的中心对称布置；所述底部C电路电极穿过敏感材料中的空隙与顶部层电极进行电连接，且底部C电路电极与敏感材料不接触。

所述敏感材料为将石墨烯GR、硅橡胶SR和硅油搅拌混合，形成的匀质的敏感材料原浆，且具有导电性。

本发明具有的有益效果是：

1)电极和敏感材料组合构成特殊的电阻检测电路，能够通过一个电压信号的不同特征识别切向力的大小和切向角的大小。

2)传感器可以同时检测正压力大小、切向力大小和切向角大小，进而换算成三维力，与综合观察多个单元信号的方式相比，独立出信号用于表征切向角的大小，具有较高的切向角分辨率。

3)电极和敏感材料组合构成三个共地的检测电路，只具有四条电极引线，与传统三维力检测单元相比引线更少，信号检测电路更加简单。

4)中间层敏感材料采用斜面圆锥环的布置方式，相比垂直圆柱环的布置方式高度更小，敏感材料的覆盖面积更大，从而增大了单位切向角变化下的电阻变化率，提高了传感器对切向角的检测分辨率。

附图说明

图1是本发明传感器的分层结构拆分立体图。

图2是本发明传感器的截面剖视图。

图3是本发明传感器敏感材料空间分布示意图。

图4是本发明传感器底部层的俯视图和顶部层的下视图。

图5是本发明传感器等效电路示意图。

图6是本发明传感器在准静态切向挤压过程中的形状及信号变化示意图。

图7是本发明传感器在相同大小、不同方向切向力下的信号变化示意图。

图8是本发明传感器制造工艺流程示意图。

图9是本发明传感器电极磁控溅射的掩模图案。

图10是本发明传感器敏感材料激光切割的轨迹图案。

图11是本发明传感器中间层制造的模具示意图。

图12是本发明传感器顶部层制造的模具示意图。

图中所示：1.顶部层，2.中间层，3.底部层，4.球面凸台，5.顶部层柔性基底，6.顶部层电极，7.敏感材料，7-A.第一敏感材料半环，7-B.第二敏感材料半环，8.中间层柔性基底，9.绝缘块，10.底部层电极，10-A.底部A电路电极，10-B.底部B电路电极，10-C.底部C电路电极，11.底部层柔性基底。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明提出的传感器包括顶部层1、中间层2和底部层3，顶部层1、中间层2和底部层3自上而下进行层叠布置。传感器总体呈现圆柱体结构，最大直径为6mm，高度为2.5mm。

顶部层1主要由自上而下依次层叠的球面凸台4、顶部层柔性基底5和顶部层电极6组成，顶部层柔性基底5的顶面与球面凸台4的底面紧密贴合，顶部层柔性基底5的端面设有环形凸起，环形凸起的外周面和内周面均为外凸的圆锥面，即环形凸起的单侧截面均为梯形，环形凸起的表面和环形凸起中央的顶部层柔性基底5底面上均紧贴布置有顶部层电极6。其中，顶部层柔性基底5底部的环形凸起高为0.5mm，最大直径为4.4mm，圆锥斜面角度为45°。另外，球面凸台4的最大直径为3.4mm，高度为0.5mm。

中间层2主要由环形的中间层柔性基底8和敏感材料7组成，中间层柔性基底8的内周面为外凸的圆锥面，敏感材料7布置在中间层柔性基底8的内周面上。

底部层3主要由绝缘块9、底部层电极10和底部层柔性基底11组成，绝缘块9和底部层电极10布置在底部层柔性基底11顶面。

敏感材料7分为两个隔离独立的部分，底部层电极10分为单个独立的三个部分，底部层电极10的第一部分布置在绝缘块9和底部层柔性基底11之间，底部层电极10的第二部分和第三部分布置于敏感材料7的两个部分下面并分别电连接于敏感材料7的两个部分。

中间层柔性基底8顶面和位于环形凸起外周围的顶部层柔性基底5的底面边缘紧密连接，中间层柔性基底8底面和底部层柔性基底11的顶面紧密连接，使得位于顶部层柔性基底5底面和底部层柔性基底11顶面之间的中间层柔性基底8的中央空间形成中心空腔，中心空腔中，顶部层电极6和敏感材料7之间、顶部层电极6和底部层柔性基底11顶面之间均具有间隙，绝缘块9刚好位于顶部层电极6和底部层柔性基底11顶面之间的间隙中，且使得绝缘块9顶面和顶部层电极6底面紧贴。

其中，球面凸台4底面为平面，紧贴于顶部层柔性基底5的顶面。

其中，中间层柔性基底8为单侧截面均为直角梯形的环状体；且中间层柔性基底8的高度为0.7mm，中间层柔性基底8的内圆锥环斜面角度为45°。

如图3所示，敏感材料7主要由第一敏感材料半环7-A和第二敏感材料半环7-B两个隔离独立的部分组成，第一敏感材料半环7-A和第二敏感材料半环7-B相间隔地周向排列形成一个圆环，且第一敏感材料半环7-A和第二敏感材料半环7-B的两端之间均沿周向留有宽度为0.3mm的空隙。

顶部层电极6和底部层电极10均引出电极引线；顶部层电极6引出的一条电极引线为接地线，顶部层电极6的电极引线穿过敏感材料7中的空隙后去连接大地，且顶部层电极6的电极引线与敏感材料7不接触。其中顶部层电极6和底部层电极10的电极层厚度均为200nm，且电极引线的宽度均为0.1mm。

如图4所示，底部层电极10主要引出底部A电路电极10-A、底部B电路电极10-B和底部C电路电极10-C三条电极引线，底部A电路电极10-A、底部B电路电极10-B分别仅与第一敏感材料半环7-A、第二敏感材料半环7-B的一端电接触，且底部A电路电极10-A和第一敏感材料半环7-A之间的电接触位置与底部B电路电极10-B和第二敏感材料半环7-B之间的电接触位置以圆环的中心对称布置。

底部C电路电极10-C穿过敏感材料7中的空隙与顶部层电极6进行电连接，且底部C电路电极10-C与敏感材料7不接触。

其中，敏感材料7为将石墨烯GR、硅橡胶SR和硅油搅拌混合后形成的匀质的敏感材料原浆，敏感材料7厚度为0.1mm，电阻率达0.04Ω·m，具有良好导电性。

传感器的检测过程具体如下：

对于向传感器施加的外力，定义重力方向为Z轴正方向，第一水平方向为X轴正方向，第二水平方向为Y轴正方向，第一水平方向与第二水平方向互相垂直，且X轴与Y轴确定的XY水平面与Z轴垂直；外力在XY平面内的分力为切向力，外力在Z轴正方向上的分力为正压力，切向力在XY平面内与X轴正方向的夹角为切向角。

本发明中，顶部层电极6、敏感材料7和底部层电极10构成三个共地的检测电路，分别是电阻检测电路A、电阻检测电路B和电容检测电路C；三个共地的检测电路同时检测传感器受到的正压力大小、切向力大小和切向角大小，进而换算成三维力；具体的，电阻检测电路A和电阻检测电路B主要检测传感器受到的切向力大小和切向角大小，通过计算切向角大小分别在X轴方向的正弦值与Y轴方向的余弦值，可以得到切向力在X轴方向与Y轴方向上的分力大小，即外力在X轴方向的力与Y轴方向的力；电容检测电路C主要检测传感器受到的正压力大小，即Z轴方向的力。

具体的，在没有外力作用时，敏感材料7的内表面与顶部层电极6不接触，测得敏感材料7的两个半环的电压均为0；此时，顶部层电极6、第一敏感材料半环7-A和底部A电路电极10-A构成一个初始断开状态下的电阻检测电路A；同时，顶部层电极6、第二敏感材料半环7-B和底部B电路电极10-B构成另一个初始断开状态下的电阻检测电路B。

当外力为一个正压力大小为0，且切向力大小先从0增加到峰值再减小为0的准静态的切向力时，准静态的切向力通过球面凸台4集中传递到顶部层柔性基底5，顶部层柔性基底5的空心圆锥台体产生移动和变形；使得顶部电极层6产生相应方向的切向位移，当顶部电极层6与敏感材料7的第一敏感材料半环7-A产生接触时，电阻检测电路A实现闭合，第一敏感材料半环7-A的一部分接入电路；具体的，顶部电极层6与第一敏感材料半环7-A的靠近底部A电路电极10-A处的边缘接触点到第一敏感材料半环7-A与底部A电路电极10-A的接触点之间沿敏感材料半环的弧长为有效弧长。

不考虑顶部层柔性基底5和中间层柔性基底8的柔性时，仅改变切向力的切向角大小，第一敏感材料半环7-A接入电路的有效弧长发生改变，导致第一敏感材料半环7-A接入电路中的电阻值发生改变，最终测得第一敏感材料半环7-A接入电路中的电阻值与切向角大小成正比。

考虑顶部层柔性基底5和中间层柔性基底8的柔性时，当切向角大小不变的切向力持续增大时，顶部层电极6与第一敏感材料半环7-A的接触面积逐渐增大，第一敏感材料半环7-A接入电路的有效弧长减小，导致测得的总电阻减小；当切向角大小不变的切向力持续减小时，顶部层电极6与第一敏感材料半环7-A的接触面积逐渐减小，第一敏感材料半环7-A接入电路的有效弧长增大，导致测得的总电阻增大；此过程中，测得总电阻的相对减小值与切向力大小成正比；当切向角大小不变的切向力减小到0时，顶部层柔性基底5的回弹性使得顶部层电极6与第一敏感材料半环7-A远离，所测电压最终变为0；且电阻检测电路B的检测原理与电阻检测电路A的检测原理相同。

其中，如图7所示，电阻检测电路A的检测范围为切向角在约0～180°范围内的切向力和切向角大小，电阻检测电路B的检测范围为切向角在约180～360°范围内的切向力和切向角大小；以0.1kΩ作为电阻可检测到的最小变化量为例，结合材料的电阻率和尺寸参数可得，切向角每变化约6.7°可以检测到约0.1kΩ的电阻变化量，即切向角大小的检测分辨率可达6.7°，因此本传感器具有较高的切向角分辨率。具体实施中，首先需确定顶部电极层6与敏感材料7接触的最大弧长所对应的圆心角Y，再根据圆心角Y设计敏感材料半环边缘的倾斜角度，使得敏感材料半环所检测的圆心角最大为π+Y，以实现0～2π范围内切向角的全覆盖检测。

因此，如图6所示，一次准静态的切向力施加在球面凸台4上时，将得到一个类“M”型的电压信号曲线。具体的，当顶部层电极6和敏感材料7从不接触转换为线接触时，检测到的电压出现突变，此时的电压信号Vmax与敏感材料7接入电路的有效弧长成正比，即与切向角大小成正比；当切向力继续增大时，顶部层电极6和敏感材料7由线接触转换为面接触，敏感材料7接入电路的有效电阻减小，电压信号Vmax逐渐减小，电压信号Vmax的相对减小量ΔV与接触面积成正比，即与切向力大小成正比；即电压信号Vmax表征了切向角的大小，电压信号Vmax的相对减小量表征了切向力的大小；仅通过一组电极引线的电压信号Vmax，同时得到切向角大小和切向力大小两个物理量；不采用多信号组合换算以确定切向角的方式，当敏感材料的电阻率为0.04Ω·m时，若以0.1kΩ为电阻可检测到的最小变化量，切向角每变化约6.7°就可以检测到约0.1kΩ的电阻变化量；若将敏感材料7的电阻率提高至约0.27Ω·m，仍以0.1kΩ为电阻可检测到的最小变化量，切向角的检测将具有高达1°的分辨率。

另外，顶部层电极6与底部C电路电极10-C构成一个类平行板电容检测电路C；当传感器只受正压力作用时，外力的切向力为0，由于传感器内部腔体的作用，顶部层柔性基底5的空心圆锥台体受力发生形变，且整体向传感器中心空腔收缩，使得顶部层电极6与敏感材料7不接触；当正压力逐渐增大时，电路C中顶部层电极6与底部C电路电极10-C之间的电极极板间距逐渐减小，根据平行板电容器检测原理，测得的电容逐渐增大，即测得的电容变化值与正压力大小成正相关；当传感器只受切向力作用时，电路C中电极极板间距不变。

如图5所示，本传感器中的线路主要由三条并联的电路组成，其中第一条电路主要包括电容C，第二条电路主要包括开关S_A、电阻R_A、第一参考电阻R_ARef和电压表V_A，且开关S_A、电阻R_A和第一参考电阻R_ARef依次串联，电压表V_A并联在开关S_A、电阻R_A的两端；第三条电路主要包括开关S_B、电阻R_B、第二参考电阻R_BRef和电压表V_B，且开关S_B、电阻R_B和第二参考电阻R_BRef依次串联，电压表V_B并联在开关S_B、电阻R_B的两端；三条并联电路的一端均连接到地线，三条并联电路的另一端均连接到电源。

综上，本发明提出的传感器有三个共地的检测电路，且三个检测电路共有4个引出端，与现有的四个单元组合式的三维力柔性触觉传感器相比减少了一个引出端。

本发明传感器的制造过程主要包括顶部层1、中间层2、底部层3各层的制造与总体叠加装配，具体实施过程如图8所示：

S1：如图11和图12所示，利用3D打印技术完成中间层模具和顶部层模具的制备，且顶部层模具分上下两部分，然后准备玻璃平板基底，在玻璃平板基底表面覆盖一层聚酰亚胺，用酒精擦拭清洁中间层模具和顶部层模具的凹槽和玻璃平板的表面；

S2：将二甲基硅氧烷主剂与固化剂按照10:1的质量比均匀混合获得聚二甲基硅氧烷PDMS，取一部分聚二甲基硅氧烷PDMS均匀旋涂在玻璃平板基底上，旋涂厚度0.3mm，再取一部分聚二甲基硅氧烷PDMS倾倒在中间层模具和顶部层模具中，再将玻璃平板和模具置于80℃的环境下加热2h固化得到顶部层柔性基底5、中间层柔性基底8和底部层柔性基底11，其中顶部层的PDMS加热至粘稠半固化状态时将顶部层模具上部分与顶部层模具下部分合拢，随后继续加热至完全固化。

S3：如图9所示，首先在顶部层柔性基底5和底部层柔性基底11的表面旋涂光刻胶，然后采用光刻工艺将顶部层电极6和底部层电极10的电极掩模版图案分别转移到光刻胶上，再通过磁控溅射工艺先后将金属Cd和金属Cu覆盖在顶部层柔性基底5和底部层柔性基底11上，控制溅射时间使Cd金属层厚50nm、Cu金属层厚150nm，得到顶部层电极6和底部层电极10的磁控溅射掩模，去除磁控溅射掩模的光刻胶后完成顶部层1的制造。

S4：制作符合绝缘块9图案的掩模版，且掩模版为直径3.4mm的圆形孔洞，掩模版厚0.2mm。再利用丝网印刷工艺将聚二甲基硅氧烷PDMS印刷到底部层柔性基底11上，置于80℃的环境下加热2h，固化得到绝缘块9，完成底部层3的制造。

S5：将石墨烯GR、硅橡胶SR、硅油等按照一定比例搅拌混合配置具有高电阻率的敏感材料7，形成稀薄匀质的敏感材料原浆；再采用静电喷涂工艺在中间层柔性基底8表面覆盖一层敏感材料原浆，并将其置于80℃的环境下加热1h，固化得到高电阻率的敏感材料层；采用激光按照设定路线切割，激光切除路线如图10所示，得到图案化后的敏感材料7，并完成中间层2的制造；

S6：对顶部层1、中间层2、底部层3之间的连接表面进行等离子活性处理，然后将各层对准贴合，压实后加热粘结，完成柔性触觉传感器的制造。

综上，本发明传感器能同时检测正压力、切向力大小和切向角大小，进而换算成三维力，其中切向力大小和切向角大小能够通过一个电压信号的不同特征识别，与传统四单元分布组合式的三维力柔性触觉传感器相比，本发明传感器所需电极引线更少，且切向角检测具有较高的分辨率，对推进智能机器人高水平的人机交互应用具有重要意义。

Claims (5)

1.一种具有高切向角分辨率的三维力柔性触觉传感器，其特征在于：

包括顶部层(1)、中间层(2)和底部层(3)，所述顶部层(1)、中间层(2)和底部层(3)自上而下进行层叠布置；所述顶部层(1)主要由自上而下依次层叠的球面凸台(4)、顶部层柔性基底(5)和顶部层电极(6)组成，所述顶部层柔性基底(5)的顶面与所述球面凸台(4)的底面紧密贴合，顶部层柔性基底(5)的端面设有环形凸起，环形凸起的外周面和内周面均为外凸的圆锥面，环形凸起的表面和环形凸起中央的顶部层柔性基底(5)底面上均紧贴布置有顶部层电极(6)；所述中间层(2)主要由环形的中间层柔性基底(8)和敏感材料(7)组成，中间层柔性基底(8)的内周面为外凸的圆锥面，敏感材料(7)布置在中间层柔性基底(8)的内周面上；所述底部层(3)主要由绝缘块(9)、底部层电极(10)和底部层柔性基底(11)组成，绝缘块(9)和底部层电极(10)布置在底部层柔性基底(11)顶面；

敏感材料(7)分为两个隔离独立的部分，底部层电极(10)分为单个独立的三个部分，底部层电极(10)的第一部分布置在绝缘块(9)和底部层柔性基底(11)之间，底部层电极(10)的第二部分和第三部分布置于敏感材料(7)的两个部分下面并分别电连接于敏感材料(7)的两个部分；中间层柔性基底(8)顶面和位于环形凸起外周围的顶部层柔性基底(5)的底面边缘紧密连接，中间层柔性基底(8)底面和底部层柔性基底(11)的顶面紧密连接，使得位于顶部层柔性基底(5)底面和底部层柔性基底(11)顶面之间的中间层柔性基底(8)的中央空间形成中心空腔，中心空腔中，顶部层电极(6)和敏感材料(7)之间、顶部层电极(6)和底部层柔性基底(11)顶面之间均具有间隙，绝缘块(9)刚好位于顶部层电极(6)和底部层柔性基底(11)顶面之间的间隙中，且使得绝缘块(9)顶面和顶部层电极(6)底面紧贴；

所述的顶部层电极(6)和底部层电极(10)均引出电极引线；所述顶部层电极(6)引出的一条电极引线为接地线，所述顶部层电极(6)的电极引线穿过所述敏感材料(7)中的空隙后去连接大地，且顶部层电极(6)的电极引线与敏感材料(7)不接触；

所述底部层电极(10)主要引出底部A电路电极(10-A)、底部B电路电极(10-B)和底部C电路电极(10-C)三条电极引线，所述底部A电路电极(10-A)、底部B电路电极(10-B)分别仅与第一敏感材料半环(7-A)、第二敏感材料半环(7-B)的一端电接触，且底部A电路电极(10-A)和第一敏感材料半环(7-A)之间的电接触位置与底部B电路电极(10-B)和第二敏感材料半环(7-B)之间的电接触位置以圆环的中心对称布置；所述底部C电路电极(10-C)穿过敏感材料(7)中的空隙与顶部层电极(6)进行电连接，且底部C电路电极(10-C)与敏感材料(7)不接触。

2.根据权利要求1所述的一种具有高切向角分辨率的三维力柔性触觉传感器，其特征在于：所述的球面凸台(4)底面为平面，紧贴于顶部层柔性基底(5)的顶面。

3.根据权利要求1所述的一种具有高切向角分辨率的三维力柔性触觉传感器，其特征在于：所述中间层柔性基底(8)为单侧截面均为直角梯形的环状体。

4.根据权利要求1所述的一种具有高切向角分辨率的三维力柔性触觉传感器，其特征在于：所述敏感材料(7)主要由第一敏感材料半环(7-A)和第二敏感材料半环(7-B)两个隔离独立的部分组成，所述第一敏感材料半环(7-A)和第二敏感材料半环(7-B)相间隔地周向排列形成一个圆环，且第一敏感材料半环(7-A)和第二敏感材料半环(7-B)的两端之间均沿周向留有空隙。

5.根据权利要求1所述的一种具有高切向角分辨率的三维力柔性触觉传感器的制造方法，其特征在于：所述敏感材料(7)为将石墨烯GR、硅橡胶SR和硅油搅拌混合，形成的匀质的敏感材料原浆，且具有导电性。

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