一種仿人型機器人靈巧手指尖用柔順性觸覺傳感器制造技術

一種仿人型機器人靈巧手指尖用柔順性觸覺傳感器，它涉及一種仿人型機器人靈巧手指尖用觸覺傳感器。以解決光電式觸覺傳感器無法制作具有整體柔順性的觸覺傳感器；而壓阻式觸覺傳感器不是缺乏整體柔順性，就是成本高、耐沖擊性差問題。柔順性保護層與柔順性壓阻敏感層粘接，襯底的上、下表面上刻有多個電極對和多個電壓輸出輸入管腳，每個Ｅ型電壓輸出電極組內的各Ｅ型電壓輸出電極并聯后與相對應的電壓輸出管腳連接，每個∏型電壓輸入電極組內的各∏型電壓輸入電極并聯后與相對應的電壓輸入管腳連接，襯底的上表面上設置有壓敏導電橡膠體，壓敏導電橡膠體的側面涂抹粘接膠并與柔順性襯底層粘接。本發明專利技術具有整體柔順性和抗沖擊性能，且加工成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種仿人型機器人靈巧手指尖用觸覺傳感器。
技術介紹
觸覺傳感器的分類方法有多種。如按工作原理分類法、按應用領域分類法、 按結構形式分類法和按制作工藝分類法等。其中按工作原理分類，可分為壓 阻式、電容式、壓電式、光電式、電磁式、超聲傳感式和電阻應變式等等。在 機器人靈巧手領域，應用的觸覺傳感器以壓阻式和光電式居多。其中光電式觸 覺傳感器無法制作成具有整體柔順性的觸覺傳感器；壓阻式柔順性觸覺傳感器大多數都是僅僅具有柔順的外表，而缺乏整體柔順性。而具有整體柔順性的壓 阻式觸覺傳感器，往往因成本很高和耐沖擊性差等原因，限制了其在應用領域 的推廣。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種仿人型機器人靈巧手指尖用柔順性觸覺傳感器， 以解決在機器人靈巧手領域中，采用光電式觸覺傳感器無法制作成具有整體柔順性的觸覺傳感器；而壓阻式觸覺傳感器不是缺乏整體柔順性，就是成本高、 耐沖擊性差的問題。本專利技術為解決上述技術問題采取的技術方案是本專利技術所述觸覺傳感器從上至下依次由柔順性保護層、柔順性壓阻敏感層和柔順性襯底層組成，所述柔 順性壓阻敏感層由粘接膠和壓敏導電橡膠體組成，所述柔順性襯底層由襯底、 多個電極對和信號輸入輸出接頭組成，所述信號輸入輸出接頭由補強層和十三 個電壓輸入輸出管腳組成，所述十三個電壓輸入輸出管腳由五個電壓輸出管腳 和八個電壓輸入管腳組成，所述柔順性保護層與柔順性壓阻敏感層粘接，觸覺 傳感器從頂端至底端依次劃分為四個區域，所述四個區域分別是信號引出區 域、圓柱曲面擬合區域、橢球曲面擬合區域和圓錐曲面擬合區域，所述圓柱曲 面擬合區域的水平截面形狀為半圓削頂形，所述橢球曲面擬合區域的水平截面 形狀由位于其中間的梯形區域和位于梯形區域左側和右側的兩個曲面區域三 部分構成，所述曲面區域由第一圓弧線、第二圓弧線、豎直線、第一斜線和第二斜線圍成，所述第一圓弧線與梯形區域相鄰，所述豎直線的兩端分別與第一圓弧線的底端和梯形區域的底端連接，所述第一圓弧線的頂端通過第一斜線、 第二斜線與第二圓弧線的頂端連接，第一圓弧線和第二圓弧線為向梯形區域方向凸出的非同心、非等徑圓弧線，所述圓錐曲面擬合區域的水平截面形狀為長 方形，所述補強層粘接在襯底的上表面上且位于信號引出區域的頂端，襯底的 上表面上刻有多個電極對，且多個電極對分別位于圓柱曲面擬合區域、橢球曲 面擬合區域和圓錐曲面擬合區域內，襯底的下表面的頂端由右至左依次排列刻有五個電壓輸出管腳和八個電壓輸入管腳，每個電極對由E型電壓輸出電極和n型電壓輸入電極組成，所述E型電壓輸出電極的開口方向朝下，所述n型電 壓輸入電極的開口方向朝上，多個E型電壓輸出電極分成五個組，多個n型電 壓輸入電極分成八個組，每個E型電壓輸出電極組內的各E型電壓輸出電極 并聯后與相對應的電壓輸出管腳連接，每個n型電壓輸入電極組內的各n型電 壓輸入電極并聯后與相對應的電壓輸入管腳連接，襯底的上表面上設置有壓敏 導電橡膠體，所述壓敏導電橡膠體由十塊組成，即在圓柱曲面擬合區域內的電 極對上放置兩塊壓敏導電橡膠體；在梯形區域內的電極對上放置一塊壓敏導電橡膠體；在每個曲面區域內的電極對上放置一塊壓敏導電橡膠體；在圓錐曲面 擬合區域內的電極對上放置五塊壓敏導電橡膠體，放置在梯形區域內的壓敏導 電橡膠體與放置在圓錐曲面擬合區域內中間位置的壓敏導電橡膠體制成一體， 每塊壓敏導電橡膠體的側面涂抹粘接膠，柔順性壓阻敏感層通過涂抹在每塊壓 敏導電橡膠體下邊緣上的粘接膠與柔順性襯底層粘接。本專利技術具有以下有益效果 一、本專利技術的觸覺傳感器具有整體的柔順性， 可以很好地貼敷在仿人形靈巧手的指尖的三維仿人形曲面上，二、本專利技術由于 僅有三層柔性層，保證了整體的柔順性，實現了結構簡單化和低成本化。 三、本專利技術的觸覺傳感器通過特殊的形狀設計將其分為三個區域，可以很好地 擬合仿人形靈巧手的指尖的三維仿人形曲面；四、由于敏感材料采用的是壓敏 導電橡膠材料，因此，本專利技術的觸覺傳感器同時具有很好的整體柔順性和抗沖 擊性能；五、本專利技術的觸覺傳感器的電極采用分組并聯引線的形式，有效降低 了觸覺傳感器的外接管腳數量；六、本專利技術的觸覺傳感器采用電極對單側(即 電極對布置在襯底的同一表面上)布置的形式，避免了電極在觸覺傳感器正常 應用時因反復變形損壞而降低觸覺傳感器的使用壽命；七、本專利技術的觸覺傳感器結構簡單、易于制作，有效降低了傳感器的加工成本。 附圖說明圖1是本專利技術的整體結構俯視圖(去掉柔順性保護層1和柔順性壓阻敏感層2)，圖2是圖1的仰視圖，圖3是本專利技術的整體結構俯視圖(去掉柔順性 保護層l)，圖4是圖3的主視圖，圖5是本專利技術的整體結構主剖視圖(為表 示方便，只畫出了一個壓敏導電橡膠體16)，圖6是電極對的俯視圖，圖7是 本專利技術的整體結構分解圖。 具體實施例方式具體實施方式一結合圖1 圖7說明，本實施方式所述觸覺傳感器從上至下依次由柔順性保護層l、柔順性壓阻敏感層2和柔順性襯底層3組成，所 述柔順性壓阻敏感層2由粘接膠15和壓敏導電橡膠體16組成，所述柔順性襯 底層3由襯底17、多個電極對18 (柵形)和信號輸入輸出接頭組成，所述信 號輸入輸出接頭由補強層20和十三個電壓輸入輸出管腳組成，所述十三個電 壓輸入輸出管腳由五個電壓輸出管腳21和八個電壓輸入管腳22組成，所述柔 順性保護層1與柔順性壓阻敏感層2粘接，觸覺傳感器從頂端至底端依次劃分 為四個區域，所述四個區域分別是信號引出區域4、圓柱曲面擬合區域5、橢 球曲面擬合區域6和圓錐曲面擬合區域7 (上述三個擬合區域與仿人型機器人 靈巧手指尖的相應區域擬合)，所述圓柱曲面擬合區域5的水平截面形狀為半 圓削頂形，所述橢球曲面擬合區域6的水平截面形狀由位于其中間的梯形區域 8和位于梯形區域8左側和右側的兩個曲面區域14三部分構成，所述曲面區 域14由第一圓弧線9、第二圓弧線IO、 fe直線ll、第一斜線12和第二斜線 13圍成，所述第一圓弧線9與梯形區域8相鄰，所述豎直線11的兩端分別與 第一圓弧線9的底端和梯形區域8的底端連接，所述第一圓弧線9的頂端通過 第一斜線12、第二斜線13與第二圓弧線10的頂端連接，第一圓弧線9和第 二圓弧線10為向梯形區域8方向凸出的,同心、非等徑圓弧線，所述圓錐曲 面擬合區域7的水平截面形狀為長方形，k述補強層20粘接在襯底17的上表 面上且位于信號引出區域4的頂端，襯底17的上表面上刻有多個電極對18， 且多個電極對18分別位于圓柱曲面擬合區域5、橢球曲面擬合區域6和圓錐 曲面擬合區域7內，襯底17的下表面的頂端由右至左依次排列刻有五個電壓 輸出管腳21和八個電壓輸入管腳22，每,個電極對18由E型電壓輸出電極23和n型電壓輸入電極24組成，所述E型電壓輸出電極23的開口方向朝下，所 述n型電壓輸入電極24的開口方向朝上，多個E型電壓輸出電極23分成五個 組，多個n型電壓輸入電極24分成八個組，每個E型電壓輸出電極組內的各E型電壓輸出電極23并聯后與相對應的電壓輸出管腳連接，每個n型電壓輸入電極組內的各n型電壓輸入電極24并聯后與相對應的電壓輸入管腳連接， 襯底17的上表面上設置有壓敏導電橡膠體16，所述壓敏導電橡膠體16由十 塊組成，即在圓柱曲面擬合區域5內的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種仿人型機器人靈巧手指尖用柔順性觸覺傳感器，其特征在于：所述觸覺傳感器從上至下依次由柔順性保護層（１）、柔順性壓阻敏感層（２）和柔順性襯底層（３）組成，所述柔順性壓阻敏感層（２）由粘接膠（１５）和壓敏導電橡膠體（１６）組成，所述柔順性襯底層（３）由襯底（１７）、多個電極對（１８）和信號輸入輸出接頭組成，所述信號輸入輸出接頭由補強層（２０）和十三個電壓輸入輸出管腳組成，所述十三個電壓輸入輸出管腳由五個電壓輸出管腳（２１）和八個電壓輸入管腳（２２）組成，所述柔順性保護層（１）與柔順性壓阻敏感層（２）粘接，觸覺傳感器從頂端至底端依次劃分為四個區域，所述四個區域分別是信號引出區域（４）、圓柱曲面擬合區域（５）、橢球曲面擬合區域（６）和圓錐曲面擬合區域（７），所述圓柱曲面擬合區域（５）的水平截面形狀為半圓削頂形，所述橢球曲面擬合區域（６）的水平截面形狀由位于其中間的梯形區域（８）和位于梯形區域（８）左側和右側的兩個曲面區域（１４）三部分構成，所述曲面區域（１４）由第一圓弧線（９）、第二圓弧線（１０）、豎直線（１０）、第一斜線（１２）和第二斜線（１３）圍成，所述第一圓弧線（９）與梯形區域（８）相鄰，所述豎直線（１０）的兩端分別與第一圓弧線（９）的底端和梯形區域（８）的底端連接，所述第一圓弧線（９）的頂端通過第一斜線（１２）、第二斜線（１３）與第二圓弧線（１０）的頂端連接，第一圓弧線（９）和第二圓弧線（１０）為向梯形區域（８）方向凸出的非同心、非等徑圓弧線，所述圓錐曲面擬合區域（７）的水平截面形狀為長方形，所述補強層（２０）粘接在襯底（１７）的上表面上且位于信號引出區域（４）的頂端，襯底（１７）的上表面上刻有多個電極對（１８），且多個電極對（１８）分別位于圓柱曲面擬合區域（５）、橢球曲面擬合區域（６）和圓錐曲面擬合區域（７）內，襯底（１７）的下表面的頂端由右至左依次排列刻有五個電壓輸出管腳（２１）和八個電壓輸入管腳（２２），每個電極對（１８）由Ｅ型電壓輸出電極（２３）和∏型電壓輸入電極（２４）組成，所述Ｅ型電壓輸出電極（２３）的開口方向朝下，所述∏型電壓輸入電極（２４）的開口方向朝上，多個Ｅ型電壓輸出電極（２３）分成五個組，多個∏型電壓輸入電極（２４）分成八個組，每個Ｅ型電壓輸出電極組內的各Ｅ型電壓輸出電極（２３）并聯后與相對應的電壓輸出管腳連接，每個∏型電壓輸入電極組內的各∏型電壓輸入電極（２４）并聯后與相對應的電壓輸入...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張元飛，劉宏，劉伊威，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：93[中國|哈爾濱]