[发明专利]一种高灵敏五自由度阵列式触觉传感器

权利要求书

1.一种高灵敏五自由度阵列式触觉传感器，其特征在于：由上至下，依次由上层印制电路板(11)、剪切电介质层(4)、中间层印刷电路板(12)、正向电介质层(8)和下层印刷电路板(13)组成，其中，

所述的上层印制电路板(11)为双面板，上面板整体覆铜接地，作为传感器的上表面；下面板设置沿斜对角线呈横纵向对称分布的多对条状裸露电极，作为剪切力检测的接地极；

所述的中间层印刷电路板(12)为四面板，上面板设置与所述上层印制电路板(11)下面板镜像的多对条状裸露电极，作为剪切力检测的感应极；下面板设置N²块矩形裸露电极，作为正压力检测的感应极；

所述的下层印制电路板(13)为双面板，上面板设置一大矩形裸露电极，作为正压力检测的接地极；下面板整体覆铜接地，作为传感器的下表面；

所述的剪切电介质层(4)和正向电介质层(8)作为传感器力敏感元件，为一层硅橡胶材质形成的矩形平膜片；

所述的上层印制电路板(11)下面板和中间层印刷电路板(12)上面板设置的多对条状裸露电极为双叉指结构，且上下镜像的双叉指电极在对齐上要求双叉指电极结构有小量的偏移，以在每两个相邻的电容极板之间产生一对差分信号，实现触觉传感器在剪切力方向的超高灵敏度检测，同时抗共模干扰能力大大增强，确保剪切力检测中与正压力的解耦；

所述的正向电介质层(8)为一层稀疏结构的硅像胶，进一步提高触觉传感器正压力灵敏度；剪切电介质层(4)为一层大剪切模量的均匀硅橡胶，进一步提高触觉传感器压力与剪切力灵敏度；

所述的下层印制电路板(13)上面板的大矩形裸露电极面积须略大于所述的中间层印刷电路板(12)的N²块矩形裸露电极的外围面积，保证正压力检测中与剪切力解耦；

所述的上层印制电路板(11)下面板设置的横纵向对称分布的多对条状裸露电极长度须略大于所述中间层印制电路板(12)上面板的电极的长度，可实现剪切力检测电容器的横纵向解耦；

所述的双叉指电极的指状结构宽度须远远大于电容极板间距与双叉指电极正对面宽度的乘积，实现剪切力检测中与正压力解耦能力；

所述的中间层印刷电路板(12)下面板设置N²块矩形裸露电极，呈N×N阵列式分布，可达高分辨率空间力检测，N²路信号布线时保证最短走线路径到达可编程电容数字转换芯片，以减少杂散电容产生；

所述的上层印制电路板(11)、中间层印刷电路板(12)和下层印刷电路板(13)采用印制电路板技术(PCB技术)制作；所述的剪切电介质层(4)和正向电介质层(8)采用MEMS制作工艺技术和倒模技术制备；

所述的中间层印刷电路板(12)嵌入检测电路，中间层印刷电路板(12)四面板的其中两面实现检测电路的布线。