CN209541954U - 一种多功能电子皮肤 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多功能电子皮肤，所述多功能电子皮肤包括平面内力检测层和位于平面内力检测层的一个表面的多个平面外力检测模组，每个平面外力检测模组包括尖端感测部和平面外力检测部，由于尖端感测部能够感测应力，发生较大形变，使得电子皮肤在受力时，能够将应力造成的形变放大并传递至平面外力检测部后，平面外力检测部上第二导电薄膜产生电信号，通过第二导电通路传递至数据处理模块进行数据处理，同时平面内力检测层上第一导电薄膜产生平面内力电信号，并通过第一导电通路也传递至所述数据处理模块进行数据处理，根据数据处理结果，计算得到电子皮肤受到的平面外力的大小和方向，从而实现平面外力检测。

Description

一种多功能电子皮肤

技术领域

本实用新型涉及材料技术领域，尤其涉及一种多功能电子皮肤。

背景技术

在智能交互、人体仿生、智能机器人制造等技术领域，电子皮肤扮演着极为重要的角色。随着医学监控和人机交流等领域越来越高的需求，研发具有高灵敏度、功能更加强大来更加精确地模拟人类皮肤功能的人工电子皮肤成为了迫切需求。

传感器，是电子皮肤中关键的部分，市面上的传感器大多功能单一，柔性不足，无法满足未来智能皮肤需求。同时，目前最常见的是平面内应力应变传感器，但是不适用于或不利于检测平面外力，不能很好地检测平面外力的变化。

而随着智能机器人的发展，对其感测力的要求越来越高，如何提供一种具有多种功能的电子皮肤成为亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种多功能电子皮肤，以解决现有技术中仅具有平面内力检测功能，没有平面外力检测功能的电子皮肤功能单一的问题，使得多功能皮肤能够同时感测内力和外力，另外通过增加设置其他结构，可以用来检测电子皮肤拉伸受压、外界温湿度、外界磁场流场变化，以及区分电子皮肤状态变化和外界影响信号。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多功能电子皮肤，包括：

平面内力检测层，用于检测平面内力，所述平面内力检测层包括相对设置的第一表面和第二表面；

所述平面内力检测层包括第一柔性衬底和形成在所述第一柔性衬底上的第一导电薄膜，以及第一导电通路，所述第一导电通路用于将所述第一导电薄膜上的第一应力信号传递至数据处理模块进行数据处理；

位于所述第一表面上，且相对于所述第一表面凸起的多个平面外力检测模组，所述平面外力检测模组用于感应和检测平面外力；

每个所述平面外力检测模组包括：尖端感测部和平面外力检测部；

所述平面外力检测部位于所述平面内力检测层的第一表面上，且相对于所述平面内力检测层凸起；

所述尖端感测部位于所述平面外力检测部背离所述平面内力检测层的一侧；

所述平面外力检测部为轴对称结构，其对称轴与所述第一表面垂直，所述平面外力检测部包括：第二柔性衬底、多个分离的第二导电薄膜和与所述第二导电薄膜一一对应电性连接的第二导电通路；

所述第二柔性衬底为由所述尖端感测部向所述平面内力检测层外扩的喇叭状；

所述第二导电薄膜设置在所述第二柔性衬底背离所述平面内力检测层表面；

所述第二导电通路用于将所述第二导电薄膜上的第二应力信号传递至所述数据处理模块进行数据处理。

优选地，所述尖端感测部为垂直于所述第一表面设置的结构。

优选地，所述尖端感测部包括分为多段的结构，其中一段的材质为感温变色材料。

优选地，所述尖端感测部的多段结构中的其中一段的材质为磁流变弹性体。

优选地，所述平面内力检测层表面还设置有湿度感应层。

优选地，所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜均为线性导电物质附着在柔性衬底上形成的薄膜，所述线性导电物质包括碳纳米管、石墨烯或纳米线；

所述纳米线的材质包括银、金、铜、铂、镍中的至少一种或多种组成的共混物。

优选地，所述第二柔性衬底由多个三角形平面拼接形成，所述第二导电薄膜为三角形。

优选地，所述第二柔性衬底为圆锥侧面，所述第二导电薄膜为扇形。

优选地，所述第一柔性衬底和所述第二柔性衬底的材质均为硅胶。

经由上述的技术方案可知，本实用新型提供的多功能电子皮肤，包括平面内力检测层和位于平面内力检测层的一个表面的多个平面外力检测模组，每个平面外力检测模组包括尖端感测部和平面外力检测部，由于尖端感测部能够感测应力，发生较大形变，使得电子皮肤在受力时，能够将应力造成的形变放大并传递至平面外力检测部后，平面外力检测部上第二导电薄膜产生电信号，通过第二导电通路传递至数据处理模块进行数据处理，同时平面内力检测层上第一导电薄膜产生平面内力电信号，并通过第一导电通路也传递至所述数据处理模块进行数据处理，根据数据处理结果，计算得到电子皮肤受到的平面外力的大小和方向，从而实现平面外力检测。

也就是说，本实用新型提供的多功能电子皮肤，不仅仅能够进行平面内力检测，还能够实现平面外力检测，并将平面内力检测和平面外力检测结合后得到电子皮肤受力的大小和方向。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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为本实用新型实施例提供的一种多功能电子皮肤的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种多功能电子皮肤的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种平面外力检测部外形结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种平面外力检测部外形结构侧视图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种平面外力检测部外形结构俯视图；

图6为本实用新型的实施例提供的一种平面外力检测部俯视结构示意图；

图7为本实用新型的实施例提供的另一种平面外力检测部俯视结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种平面内力检测层的俯视结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中电子皮肤功能单一，仅能够实现平面内力检测，不具备对平面外力的感应和检测的功能，无法实现平面外力检测。

发明人发现，出现上述现象的原因是，现有技术中电子皮肤通常仅设置有平面内力检测感应层，只能实现平面内力检测，对平面外力的大小和方向无法实现。

基于此，本实用新型提供一种多功能电子皮肤，包括：

平面内力检测层，用于检测平面内力，所述平面内力检测层包括相对设置的第一表面和第二表面；

所述平面内力检测层包括第一柔性衬底和形成在所述第一柔性衬底上的第一导电薄膜，以及第一导电通路，所述第一导电通路用于将所述第一导电薄膜上的第一应力信号传递至数据处理模块进行数据处理；

位于所述第一表面上，且相对于所述第一表面凸起的多个平面外力检测模组，所述平面外力检测模组用于感应和检测平面外力；

每个所述平面外力检测模组包括：尖端感测部和平面外力检测部；

所述平面外力检测部位于所述平面内力检测层的第一表面上，且相对于所述平面内力检测层凸起；

所述尖端感测部位于所述平面外力检测部背离所述平面内力检测层的一侧；

所述平面外力检测部为轴对称结构，其对称轴与所述第一表面垂直，所述平面外力检测部包括：第二柔性衬底、多个分离的第二导电薄膜和与所述第二导电薄膜一一对应电性连接的第二导电通路；

所述第二柔性衬底为由所述尖端感测部向所述平面内力检测层外扩的喇叭状；

所述第二导电薄膜设置在所述第二柔性衬底背离所述平面内力检测层表面；

所述第二导电通路用于将所述第二导电薄膜上的第二应力信号传递至所述数据处理模块进行数据处理。

本实用新型提供的多功能电子皮肤，包括平面内力检测层和位于平面内力检测层的一个表面的多个平面外力检测模组，每个平面外力检测模组包括尖端感测部和平面外力检测部，由于尖端感测部能够感测应力，发生较大形变，使得电子皮肤在受力时，能够将应力造成的形变放大并传递至平面外力检测部后，平面外力检测部上第二导电薄膜产生电信号，通过第二导电通路传递至数据处理模块进行数据处理，同时平面内力检测层上第一导电薄膜产生平面内力电信号，并通过第一导电通路也传递至所述数据处理模块进行数据处理，根据数据处理结果，计算得到电子皮肤受到的平面外力的大小和方向，从而实现平面外力检测。

也就是说，本实用新型提供的多功能电子皮肤，不仅仅能够进行平面内力检测，还能够实现平面外力检测，并将平面内力检测和平面外力检测结合后得到电子皮肤受力的大小和方向。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种多功能电子皮肤的结构示意图；所述多功能电子皮肤包括：平面内力检测层3，用于检测平面内力，平面内力检测层3包括相对设置的第一表面和第二表面；平面内力检测层3包括第一柔性衬底和形成在第一柔性衬底上的第一导电薄膜，以及第一导电通路，第一导电通路用于将第一导电薄膜上的第一应力信号传递至数据处理模块进行数据处理。

位于第一表面上，且相对于第一表面凸起的多个平面外力检测模组，平面外力检测模组用于感应和检测平面外力；每个平面外力检测模组包括：尖端感测部1和平面外力检测部2；平面外力检测部2位于平面内力检测层3的第一表面上，且相对于平面内力检测层3凸起；尖端感测部1位于平面外力检测部2背离平面内力检测层3的一侧。

平面外力检测部2为轴对称结构，其对称轴与第一表面垂直，平面外力检测部2包括：第二柔性衬底、多个分离的第二导电薄膜和与第二导电薄膜一一对应电性连接的第二导电通路；第二柔性衬底为由尖端感测部1向平面内力检测层3外扩的喇叭状；第二导电薄膜设置在第二柔性衬底背离平面内力检测层3表面；第二导电通路用于将第二导电薄膜上的第二应力信号传递至数据处理模块进行数据处理。

需要说明的是，本实用新型中尖端感测部1用于感测平面外力大小，并在较小的外力作用下产生较大的形变，以便于将外力作用放大，传递至平面外力检测部2中，因此，本实施例中可选的，将尖端感测部垂直于第一表面设置，以便于使得尖端感测部检测各个方向的力相互对称，更加便于外力感测。

另外，本实用新型实施例中尖端感测部必须具有较强的柔软性，本实施例中不限定尖端感测部1的具体材质，可选的，可以采用橡胶材质，更加优选地，采用硅胶材，以保证其柔软性；另外，本实用新型实施例中不限定尖端感测部1的具体尺寸，具体可以根据电子皮肤的整体尺寸进行设定。

需要说明的是，本实用新型实施例中尖端感测部1可以是单段结构也可以是多段结构，当尖端感测部1为多段结构时，请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的另一种多功能电子皮肤的结构示意图；尖端感测部1为多段结构，包括第一段9和第二段10，其中，第一段9和第二段10可以根据其检测不同类型的外力，采用不同的材质，如第一段9的材质为感温变色材料，所述感温变色材料可以是感温变色橡胶，所述感温变色橡胶由感温变色颗粒与橡胶混合而成。所述橡胶为硅橡胶、天然橡胶、聚氨酯、丙烯酸树脂、顺丁橡胶以及他们的共混物等，本实施例中优选软硅橡胶。为了能够检测外界磁力大小，本实施例中尖端感测部的多段结构中的第二段10的材质还可以包括磁流变弹性体，所述磁流变弹性体由磁性颗粒、基体、固化剂、添加剂的混合物经热处理得到的产物。所述基体为硅橡胶、天然橡胶、聚氨酯、丙烯酸树脂、顺丁橡胶以及他们的共混物等，本实施例中优选硅橡胶。

本实施例中提供的尖端感测部包括磁流变弹性体和感温变色橡胶，从而能够用来感知温度大小以及放大外界磁力刺激，从而对平面外力检测部2的传递信号。

本实用新型实施例中不限定平面外力检测部2的具体形状，只要能够满足从尖端感测部1到平面内力检测层3渐渐外扩的喇叭状结构即可，可选的，平面外力检测部2的形状可以是空心的圆锥结构、多角星形结构、空心的多棱锥结构等，也就是说第二柔性衬底形成上述外扩的喇叭状结构，可以是由多个三角形平面拼接形成的空心的多棱锥结构，可以参见图1中所示的平面外力检测部2的结构和图3所示的外形结构示意图；也可以是圆锥侧面形成的空心圆锥结构，可以参见图2中所示的平面外力检测部的结构和图4所示的外形结构侧视图。在本实用新型的其他实施例中，还可以是多角星形结构，如图5所示为外形结构俯视图。

然后在第二柔性衬底表面形成第二导电薄膜，其中第二导电薄膜的形状，本实施例中也不做限定，可以根据第二柔性衬底的形状不同而设置，如第二柔性衬底为空心的多棱锥结构，则对应的第二导电薄膜可以是三角形结构；如第二柔性衬底为空心的圆锥结构，则对应的第二导电薄膜5可以是扇形的结构，请参见图7，为在第二柔性衬底42上设置扇形第二导电薄膜5的俯视结构示意图。

需要说明的是，本实施例中不限定第二导电薄膜的材质，可选的，第二导电薄膜为线性导电物质附着在柔性衬底上形成的薄膜，所述线性导电物质包括碳纳米管、石墨烯或纳米线；所述纳米线的材质包括银、金、铜、铂、镍中的至少一种或多种组成的共混物。

请参见图6和图7，平面外力检测部还包括第二导电通路6，用于电性连接每个第二导电薄膜，然后将第二导电薄膜5上的电信号传递给外部的数据处理模块，用于数据处理得到外力的大小和方向。

本实用新型实施例中第二导电通路6包括位于第二柔性衬底42表面的部分和与外部数据处理模块相连的部分，与外部数据处理模块相连的部分设置在第一柔性衬底41上，具体结构请参见图6和图7所示，虚线内为相对于第一表面凸起的第二柔性衬底42，虚线外为位于第一表面的第一柔性衬底41。第二导电通路6包括位于第二导电薄膜5上方的导电通路，如图6和图7中的中心部分的导电通路(该导电通路作为第二导电通路6的一个电极)，第二导电通路6还包括第二导电薄膜5边缘下方的导电通路(作为第二导电通路6的另一个电极)，第二导电通路6还包括相邻两个第二导电薄膜5之间且与所述相邻两个第二导电薄膜5均绝缘的导电通路，用于将电极引出，以及位于第一柔性衬底41上的导电通路，也可以称为第二导电薄膜5下方的导电通路。需要说明的是，所述“上方”、“下方”均为立体空间中的上方和下方，是以平面内力检测层为基准，背离平面内力检测层的方向为上方，朝向平面内力检测层的方向为下方。

另外，本实用新型实施例中的平面内力检测层3也包括第一柔性衬底和形成在第一柔性衬底上的第一导电薄膜和第一导电通路，其中，第一柔性衬底的材质可以与第二柔性衬底材料相同，采用硅胶材质形成，从而可以在同一个步骤中形成，以便简化制作工艺。也可以与第二柔性衬底材料不相同，本实施例中对此不作限定。

需要说明的是，本实施例中提供的平面内力检测层采用柔性衬底和在柔性衬底上制作形成导电薄膜的形式代替现有技术中采用金属层制作形成的平面内力检测层，从而能够提高平面内力检测层的柔软性，使其柔性能够满足电子皮肤的应用要求。

为了进一步增加多功能电子皮肤的功能，本实施例中电子皮肤的平面内力检测层还可以包括湿度感应层，请参见图8，图8为本实用新型实施例提供的一种平面内力检测层的俯视结构示意图。在第一柔性衬底41上形成平面内力感测层7(也即第一导电薄膜)和湿度感应层8，其中，湿度感应层8能够感知电子皮肤所处环境的湿度，并将湿度信号传递给数据处理模块。

另外，需要说明的是，本实施例中不限定平面外力检测部2上第二导电薄膜和第一导电薄膜7的导电物质分布密度和厚度，具体可依据所需应变灵敏系数来设计。

本实用新型提供的多功能电子皮肤，包括平面内力检测层和位于平面内力检测层的一个表面的多个平面外力检测模组，每个平面外力检测模组包括尖端感测部和平面外力检测部，由于尖端感测部能够感测应力，发生较大形变，使得电子皮肤在受力时，能够将应力造成的形变放大并传递至平面外力检测部后，平面外力检测部上第二导电薄膜产生电信号，通过第二导电通路传递至数据处理模块进行数据处理，同时平面内力检测层上第一导电薄膜产生平面内力电信号，并通过第一导电通路也传递至所述数据处理模块进行数据处理，根据数据处理结果，计算得到电子皮肤受到的平面外力的大小和方向，从而实现平面外力检测。

也就是说，本实用新型提供的多功能电子皮肤，不仅仅能够进行平面内力检测，还能够实现平面外力检测，并将平面内力检测和平面外力检测结合后得到电子皮肤受力的大小和方向。

而且通过设置尖端感测部的材质，可以检测磁场、风场和水流等外力，从而很好地监测拉力、压力、人体运动、外界环境(如磁场、温度、湿度、风力等)变化。使得多功能电子皮肤功能多样化，应用更加广泛。

本实用新型提供的多功能电子皮肤是通过外界施加的刺激来改变每个平面外力检测模组中多个第二导电薄膜之间的接触电阻和整个平面外力检测模组的导电路径，以及一个平面外力检测模组里的不同的第二导电通路的数据比较来检测外力、速度、方向的。同时，还可以附加地，通过感温变色材料的颜色变化来检测环境温度和环境温度变化的。

具体地，基于相同的发明构思，本实用新型还提供的一种平面外力检测方法，应用于上面实施例中所述的多功能电子皮肤，所述平面外力检测方法包括：

获取平面内力检测层上的第一导电薄膜上的第一应力信号；

获取平面外力检测部上的多个第二导电薄膜上的多个第二应力信号；

比较所述多个第二应力信号的大小，以其中最大第二应力信号作为平面外力值。

通过比较平面外力检测部2和平面内力检测层3上的不同导电薄膜的数据信号的方向和大小来判断外力的方向和大小。

例如，以磁场检测方法为例进行说明，检测内容包含磁场大小和方向。其检测方法为：磁场大小依据尖端感测部1的弯曲幅度判定；所述弯曲幅度可由肉眼直接观察测量得出，也可由平面外力检测部2的数据得出；磁场方向依据尖端感测部1的弯曲方向判定，所述弯曲方向可由肉眼直接观察测量得出，也可由平面外力检测部2的数据得出；所述平面外力检测部2的数据经集成处理器进行处理和分析，通过已建立的数据模型或已有数据对应的情况比较来得出结论。

另外，还可以检测包括风力、水流等外力的检测，同样地，比较平面外力检测部2和平面内力检测层3上的不同感知层的数据信号的波动，通过已建立的数据模型或已有数据对应的情况比较可以判断平面外力的类型。

在本实用新型的一个具体实施例中，比较平面外力检测部2内不同第二导电薄膜上的数据信号的大小可以判断平面外力的方向和大小，所述平面外力有多种，包括水流、风、磁场等施加的刺激。在本实用新型的其中一个实施方案中，如图6所示的平面外力感知层(也即多个第二导电薄膜)和导电通路分布，当外加刺激时，Ⅱ区域为最大信号值，Ⅵ区域为负的最大信号值，Ⅰ和Ⅲ、Ⅷ和Ⅳ、Ⅶ和Ⅴ区域信号相同，则判断外力方向为朝Ⅵ方向；若Ⅱ区域为最大信号值，Ⅵ区域为负的最大信号值，Ⅰ和Ⅲ、Ⅷ和Ⅳ、Ⅶ和Ⅴ区域信号不同，则判断外力方向为近似朝Ⅵ方向，再比较其各自差值，输入到前期测试的数据模型得出校准后的最大信号值和外力方向；外力大小为最大信号值或校准后的最大信号值对应的力值。

采集预设时间段内平面外力检测部2上多个第二导电薄膜上的数据信号；以及平面内力检测层3上的不同第一导电薄膜上的数据信号，根据数据信号的波动类型和波动大小，通过已建立的数据模型或已有数据对应的情况比较可以判断平面外力的类型，其中数据模型为包括平面外力与波动类型、波动大小的关系模型。具体地，在本实用新型的一个实施方案中，如图8所示的湿度感知层和图6所述的平面外力感知层和导电通路分布。

自然环境下，若湿度感知层信号值在高湿度范围内，且最大信号值区域不变，在该信号值区域发生频率较低的振荡，则可判断电子皮肤在层流区域；若最大信号值区域在相邻2～3区域内，且在该区域内信号值发生频率较快的振荡，则可判断电子皮肤在过渡流区域；若最大信号值区域摇摆不定，且在该区域内信号值变化发生大频率大幅度的振荡，则可判断电子皮肤在湍流区域。自然环境下，若湿度感知层信号值在低湿度范围内，最大信号值区域情况变化同前述情况，则可判断电子皮肤受风影响。若湿度感知层信号值在低湿度范围内，且最大信号值区域信号稳定且保持不变，则可判断电子皮肤受磁场影响。

基于相同的发明构思，本实用新型还提供一种多功能电子皮肤的制作方法，用于制作形成上面实施例中所述的多功能电子皮肤，所述制作方法包括：

S1：形成第一柔性衬底和多个第二柔性衬底，其中，多个第二柔性衬底位于所述第一柔性衬底表面，且相对于所述第一柔性衬底凸起，所述第二柔性衬底为沿背离所述第一柔性衬底内缩的喇叭状；

本实施例中不限定形成第一柔性衬底和多个第二柔性衬底的具体方法，可选的，利用模具或采用3D打印方法将预聚物形成所述第一柔性衬底和所述第二柔性衬底。

S2：对所述第一柔性衬底上多个第二柔性衬底外的区域进行氧气等离子处理；

S3：在所述第一柔性衬底上多个第二柔性衬底外的区域上形成第一导电薄膜，在每个所述第二柔性衬底上形成相互绝缘分离的多个第二导电薄膜；

具体地，将线形导电物质分散液旋涂或喷涂在所述第一柔性衬底上多个第二柔性衬底外的区域上和所述第二柔性衬底上，其中，所述线形导电物质分散液为线形导电物质分散在乙醇、丙酮的有机溶剂或共混液中形成的溶液；

或者，将羧酸亲水性官能团修饰的线形导电物质分散在等离子水中；再将所述等离子水滴在所述第一柔性衬底上多个第二柔性衬底外的区域上和所述第二柔性衬底上，形成第一导电薄膜和第二导电薄膜。

S4：在所述第一柔性衬底上多个第二柔性衬底外的区域上形成第一导电通路和第二导电通路，所述第一导电通路与所述第一导电薄膜电性连接，所述第二导电通路与所述第二导电薄膜电性连接；

本实施例中可以种通过电子束、磁控溅射或气相沉积形成所述第一导电通路和所述第二导电通路。

另外，当平面内力检测层还包括湿度感应层时，还可以包括：

在经过氧气等离子处理后的所述第一柔性衬底上多个第二柔性衬底外的区域上形成复合薄膜；

所述复合薄膜包括：多层聚酰亚胺层和多层多壁碳纳米管，且所述聚酰亚胺层和所述多壁碳纳米管交替层叠设置。

S5：在所述第二柔性衬底背离所述第一柔性衬底的一端形成尖端感测部。

本实施例中利用组合模具用预聚物形成尖端感测部。

本实用新型实施例提供的多功能电子皮肤制作方法，用于形成多功能电子皮肤，从而能够在实现平面内力检测的同时实现平面外力检测，另外，根据实际需求，还可以判断平面外力的类型，使得多功能电子皮肤应用更加广泛。而且本实用新型提供的多功能电子皮肤结构简单，制备和运行成本较低，可工业化生产，能够依据输出的电学信号来监测外界风力、水流、磁场的频率和大小，从而方便用于环境感知和评价。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (9)

1.一种多功能电子皮肤，其特征在于，包括：

平面内力检测层(3)，用于检测平面内力，所述平面内力检测层(3)包括相对设置的第一表面和第二表面；

所述平面内力检测层(3)包括第一柔性衬底和形成在所述第一柔性衬底上的第一导电薄膜，以及第一导电通路，所述第一导电通路用于将所述第一导电薄膜上的第一应力信号传递至数据处理模块进行数据处理；

位于所述第一表面上，且相对于所述第一表面凸起的多个平面外力检测模组，所述平面外力检测模组用于感应和检测平面外力；

每个所述平面外力检测模组包括：尖端感测部(1)和平面外力检测部(2)；

所述平面外力检测部(2)位于所述平面内力检测层(3)的第一表面上，且相对于所述平面内力检测层(3)凸起；

所述尖端感测部(1)位于所述平面外力检测部(2)背离所述平面内力检测层(3)的一侧；

所述平面外力检测部(2)为轴对称结构，其对称轴与所述第一表面垂直，所述平面外力检测部(2)包括：第二柔性衬底、多个分离的第二导电薄膜和与所述第二导电薄膜一一对应电性连接的第二导电通路；

所述第二柔性衬底为由所述尖端感测部(1)向所述平面内力检测层(3)外扩的喇叭状；

所述第二导电薄膜设置在所述第二柔性衬底背离所述平面内力检测层(3)表面；

所述第二导电通路用于将所述第二导电薄膜上的第二应力信号传递至所述数据处理模块进行数据处理。

2.根据权利要求1所述的多功能电子皮肤，其特征在于，所述尖端感测部(1)为垂直于所述第一表面设置的结构。

3.根据权利要求1所述的多功能电子皮肤，其特征在于，所述尖端感测部(1)包括分为多段的结构，其中一段的材质为感温变色材料。

4.根据权利要求3所述的多功能电子皮肤，其特征在于，所述尖端感测部的多段结构中的其中一段的材质为磁流变弹性体。

5.根据权利要求1所述的多功能电子皮肤，其特征在于，所述平面内力检测层表面还设置有湿度感应层。

6.根据权利要求1所述的多功能电子皮肤，其特征在于，所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜均为线性导电物质附着在柔性衬底上形成的薄膜，所述线性导电物质包括碳纳米管、石墨烯或纳米线；

所述纳米线的材质包括银、金、铜、铂、镍中的至少一种或多种组成的共混物。

7.根据权利要求1所述的多功能电子皮肤，其特征在于，所述第二柔性衬底由多个三角形平面拼接形成，所述第二导电薄膜为三角形。

8.根据权利要求1所述的多功能电子皮肤，其特征在于，所述第二柔性衬底为圆锥侧面，所述第二导电薄膜为扇形。

9.根据权利要求1所述的多功能电子皮肤，其特征在于，所述第一柔性衬底和所述第二柔性衬底的材质均为硅胶。