一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，屬于基于摩擦起電及靜電感應(yīng)原理的柔性觸覺傳感陣列技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]依靠視覺、聽覺、觸覺等，人們得以感受周圍世界的精彩。對于傷殘者而言，人工耳蝸、人工視網(wǎng)膜、人工電子皮膚等仿生器件的開發(fā)可以幫助恢復(fù)部分或者完整的運動或感知能力。通過電子皮膚感知壓力，判斷物體的形狀、尺寸、硬度等信息，是再現(xiàn)靈敏觸覺的潛在途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)。
[0004]—種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，通過集成的摩擦電觸覺傳感陣列，實現(xiàn)對觸覺信號的米集。
[0005]—種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，包括由多個摩擦電傳感單元構(gòu)成的摩擦電傳感陣列以及上接地電極、下接地電極。其中傳感單元由上摩擦層、上絕緣基底、下摩擦層、下絕緣基底以及上感應(yīng)電極、下感應(yīng)電極組成。
[0006]上述方案中所述絕緣基底為柔性絕緣材料，如聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate， PET)、聚酰亞胺(Polyimide， PI)、聚氯乙稀(polyvinylchloride，PVC)、聚乙稀(polyethylene,PE)或聚苯乙稀(Polystyrene,PS)等。
[0007]上述方案中所述上感應(yīng)電極、下感應(yīng)電極與上接地電極、下接地電極為導(dǎo)電性好的材料，如銅、金等金屬，銦錫氧化物半導(dǎo)體(ITO)等；還包括PEDOT等導(dǎo)電高分子。
[0008]上述方案中所述上摩擦層、下摩擦層，優(yōu)選為吸引電荷能力差異較大的兩種材料，或具備不同表面結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生帶電差異的同種材料。如聚二甲基娃氧燒(polydimethylsiloxane，PDMS)與苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)，或聚酰亞胺(Polyimide，PI)與金等。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0010]1、本發(fā)明提供的柔性觸覺傳感陣列利用結(jié)構(gòu)的簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計，低廉的加工成本，實現(xiàn)高靈敏度的觸覺信號采集。
[0011]2、本發(fā)明提供的柔性觸覺傳感陣列利用摩擦電傳感單元提供主動傳感信號，可同時具備采集能量完成自供電的能力。
[0012]3、通過接地電極的設(shè)計，實現(xiàn)雙單電極的信號采集模式，不僅能夠有效簡化器件結(jié)構(gòu)，同時極大減小相鄰單元之間的信號干擾，有效提高分辨率。
【附圖說明】
[0013]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0014]圖1為本發(fā)明的上絕緣基底的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的下絕緣基底的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的柔性觸覺傳感陣列的上電極陣列及接地電極結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明的柔性觸覺傳感陣列的下電極陣列及接地電極結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
【具體實施方式】
[0019]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]實施例1:如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，包括:上絕緣基底I，下絕緣基底2，上摩擦層3，上感應(yīng)電極陣列40，上感應(yīng)電極陣列50。其中上接地電極、下接地電極未在圖中標(biāo)示。
[0021]上絕緣基底1、下絕緣基底2為聚酰亞胺薄膜。
[0022]表面鍍金的微米陣列結(jié)構(gòu)作為上摩擦層3，位于上絕緣基底I背面，下絕緣基底2同時兼做下摩擦層。
[0023]圖3所示為上感應(yīng)電極陣列40、下感應(yīng)電極陣列50及上接地電極41和下接地電極51的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]上感應(yīng)電極陣列40、上接地電極41位于上絕緣基底I正面，由同一層金屬銅薄膜圖形化而成。
[0025]下感應(yīng)電極陣列50、下接地電極51位于下絕緣基底2背面，由同一層金屬銅薄膜圖形化而成。
[0026]上感應(yīng)電極陣列40、下感應(yīng)電極陣列50分別構(gòu)成橫、縱陣列，對應(yīng)于各傳感單元，上接地電極41、下接地電極51則與上感應(yīng)電極陣列40、下感應(yīng)電極陣列50絕緣，并填充于上感應(yīng)電極陣列40、下感應(yīng)電極陣列50間隙，形成對上感應(yīng)電極陣列40、下感應(yīng)電極陣列50的包圍。
[0027]以上對本發(fā)明通過實例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了具體詮釋，以幫助理解本方面的核心原理及方法。本發(fā)明并不限于上述實施方式，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的前提下，所做的任何改進(jìn)、替換等均屬于本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于通過集成的摩擦電觸覺傳感陣列，實現(xiàn)對觸覺信號的采集。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于包括由多個摩擦電傳感單元構(gòu)成的摩擦電傳感陣列以及上接地電極、下接地電極組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于傳感單元由絕緣基底、上摩擦層、下摩擦層以及上感應(yīng)電極、下感應(yīng)電極組成，絕緣基底為上絕緣基底和下絕緣基底。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于具有上絕緣基底，下絕緣基底，上摩擦層，上感應(yīng)電極陣列，上感應(yīng)電極陣列； 上絕緣基底、下絕緣基底為聚酰亞胺薄膜； 表面鍍金的微米陣列結(jié)構(gòu)作為上摩擦層，位于上絕緣基底背面，下絕緣基底同時兼做下摩擦層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于上感應(yīng)電極陣列、上接地電極位于上絕緣基底正面，由同一層金屬銅薄膜圖形化而成， 下感應(yīng)電極陣列、下接地電極位于下絕緣基底背面，由同一層金屬銅薄膜圖形化而成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于上感應(yīng)電極陣列、下感應(yīng)電極陣列分別構(gòu)成橫、縱陣列，對應(yīng)于各傳感單元，上接地電極、下接地電極則與上感應(yīng)電極陣列、下感應(yīng)電極陣列絕緣，并填充于上感應(yīng)電極陣列、下感應(yīng)電極陣列間隙，形成對上感應(yīng)電極陣列、下感應(yīng)電極陣列的包圍。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于絕緣基底為柔性絕緣材料，為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚乙烯或聚苯乙烯。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于上感應(yīng)電極、下感應(yīng)電極與上接地電極、下接地電極為導(dǎo)電性好的材料，為銅、金金屬或銦錫氧化物半導(dǎo)體。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于上感應(yīng)電極、下感應(yīng)電極與上接地電極、下接地電極為導(dǎo)電性好的材料，包括PEDOT導(dǎo)電高分子。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于上摩擦層、下摩擦層，優(yōu)選為吸引電荷能力差異較大的兩種材料，聚二甲基硅氧烷與苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺與金； 上摩擦層、下摩擦層或為具備不同表面結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生帶電差異的同種材料；聚二甲基硅氧烷與苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺與金。
【專利摘要】一種柔性觸覺傳感陣列結(jié)構(gòu)，屬于柔性觸覺傳感陣列技術(shù)領(lǐng)域。通過集成的摩擦電觸覺傳感陣列，實現(xiàn)對觸覺信號的采集。包括由多個摩擦電傳感單元構(gòu)成的摩擦電傳感陣列以及上接地電極、下接地電極組成。傳感單元由上摩擦層、上絕緣基底、下摩擦層、下絕緣基底以及上感應(yīng)電極、下感應(yīng)電極組成。上絕緣基底、下絕緣基底為聚酰亞胺薄膜；表面鍍金的微米陣列結(jié)構(gòu)作為上摩擦層，位于上絕緣基底背面，下絕緣基底同時兼做下摩擦層。本發(fā)明柔性觸覺傳感陣列利用摩擦電傳感單元提供主動傳感信號，具備采集能量完成自供電的能力。接地電極實現(xiàn)雙單電極的信號采集模式，能夠有效簡化器件結(jié)構(gòu)，減小相鄰單元之間的信號干擾，有效提高分辨率。
【IPC分類】G01L5/00
【公開號】CN105181203
【申請?zhí)枴緾N201510463245
【發(fā)明人】孟博, 程曉亮
【申請人】北京微能高芯科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月31日