[发明专利]自主感知的柔性机器人及其应用

说明书

本发明提供一种自主感知的柔性机器人，包括：机器人部件；柔性摩擦电传感器，附着在所述机器人部件上；其中所述柔性摩擦电传感器包括柔性封装结构和嵌入在柔性封装结构中的电极，其中，所述电极连接至地、等电位或外部的导电体；还可以在柔性封装结构的表面上设置具有图案的柔性微结构修饰层，用于传感触摸或者压力等信号。本发明提供的柔性机器人可以通过从摩擦电传感器自身产生的电信号来感测机器人的运动、工作状态、环境和外部刺激。

技术领域

本发明涉及自驱动传感器件领域，特别是涉及能够自主感知的柔性机器人及其应用。

背景技术

在各种机器人技术中，由柔软和可延伸材料构成的柔性机器人与人之间的互动更加安全，功能更强大，在一些方面弥补了机器与人之间的差距。模拟生物系统的仿生机器人具有类似肌肉的制动和可变形结构，使得它们在运动中相对自由，并且与其他刚性对应物相比，更符合自然环境。但是，仿生机器人的应用受机器人的认知、与人的互动能力以及机器人运动的自由的限制。迄今为止，柔性机器人已经表现出其执行各种功能，如抓地力、运动、游泳、跳跃、发光、伪装等功能。然而，缺乏感觉和反应限制了其巨大的潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合了柔性摩擦电传感器的柔性机器人，能够具有自主感知的能力。

为实现上述目的，本发明提供一种自主感知的柔性机器人，包括：

机器人部件；

柔性摩擦电传感器，附着在所述机器人部件上；其中所述柔性摩擦电传感器包括柔性封装结构和嵌入在柔性封装结构中的电极，其中，所述电极连接至地、等电位或外部的导电体。

优选的，在所述柔性封装结构的表面上还设置有具有图案的柔性微结构修饰层。

优选的，所述微结构修饰层的表面为：金字塔形状微结构单元形成的阵列，或者纳米线团簇组成的微结构单元形成的阵列，或者梯形台形状微结构单元形成的阵列。

优选的，所述阵列中微结构单元的尺寸范围在微米级至毫米级；

和/或阵列中微结构单元在垂直微结构修饰层表面的方向上的高度范围在微米级至毫米级。

优选的，所述微结构修饰层的材料为有机物绝缘体。

优选的，所述电极为纳米导电材料聚集形成，优选为银纳米线、碳纳米管、碳渣、纳米金属线、金属颗粒或金属碎片。

优选的，所述电极通过伸出所述柔性封装结构的金属导体连接至地、等电位或外部的导电体。

优选的，包括1个或多个所述柔性摩擦电传感器。

优选的，所述柔性封装结构的材料为有机物绝缘体，优选为硅橡胶、硅胶、橡胶、聚二甲基硅氧烷、环氧树脂或Eco-flex。

优选的，还包括信号发生部件，所述信号发生部件与柔性摩擦电传感器连接，将所述柔性摩擦电传感器的电信号转变为其他信号；优选的，所述信号发生部件为LED灯。

优选的，所述机器人部件为包括多个气动室的爬行机器人部件。

优选的，所述柔性摩擦电传感器设置在爬行机器人部件的腹部或背部。

优选的，一个所述柔性摩擦电传感器设置在爬行机器人部件第一段气动室对应位置的腹部。

上述柔性机器人在脉搏感测中的应用。

上述柔性机器人在触摸传感中的应用，其中，所述柔性摩擦电传感器设置在爬行机器人部件的背部。

优选的，所述机器人部件为机器人抓爪，所述柔性的摩擦电传感器设置在机器人抓爪的两个指状物上。

优选的，所述机器人部件为机器手指，柔性摩擦电传感器设置在机器手指上。