[发明专利]一种具有双层卡扣型微凸台的压阻式柔性触觉传感器

权利要求书

1.一种具有双层卡扣型微凸台的压阻式柔性触觉传感器，其特征在于：所述压阻式柔性触觉传感器由半球状突起（1）、上层微凸台阵列（2）、可拉伸电极阵列（3）、柔性压敏阵列（4）和下层微凸台阵列（5）从上至下依次层叠而成；半球状突起（1）吸收并集中外界触觉力施加到上层微凸台阵列（2），触觉力经上层微凸台阵列（2）传递到柔性压敏阵列（4）上并经可拉伸电极阵列（3）输出触觉信号，下层微凸台阵列（5）作为底部支撑与上层微凸台阵列（2）共同形成双层卡扣结构；

所述的柔性压敏阵列（4）由线型石墨烯图案阵列（9）与柔性薄膜基底（10）组成；线型石墨烯图案阵列（9）由线型石墨烯图案单元（11）在柔性薄膜基底（10）上表面阵列排布而成，形成M行×N列的阵列结构，每个线型石墨烯图案单元（11）是由石墨烯沿M形线型布置，线型石墨烯图案单元（11）两侧分别固定有方形引脚；

所述的可拉伸电极阵列（3）与柔性压敏阵列（4）紧密贴合，所述可拉伸电极阵列（3）由布置在柔性压敏阵列（4）上的行条状电极（6）、列条状电极（8）以及圆形绝缘阻隔（7）组成；同一行线型石墨烯图案阵列（9）中一侧方形引脚通过行条状电极（6）与外围电路串联，同一列线型石墨烯图案阵列（9）另一侧方形引脚通过列条状电极（8）与外围电路串联，每一个线型石墨烯图案单元（11）与其相连的行条状电极（6）、列条状电极（8）形成闭合回路，每个行条状电极（6）之间呈并联关系，每个列条状电极（8）之间呈并联关系；在行条状电极（6）与列条状电极（8）之间且在两电极交叉处设置有圆形绝缘阻隔（7）；

所述的上层微凸台阵列（2）与下层微凸台阵列（5）结构相同，均是由硅橡胶膜和膜表面的齿条形微凸台等距排列构成，M型线型石墨烯图案单元（11）的开口方向与齿条形微凸台的微凸台延伸方向相垂直；上层微凸台阵列（2）和下层微凸台阵列（5）的齿条形微凸台所在硅橡胶膜表面相对，且上层微凸台阵列（2）和下层微凸台阵列（5）的齿条形微凸台上下相对错位布置；

所述的可拉伸电极阵列（3）中，行条状电极（6）、列条状电极（8）由银纳米导电颗粒制成，圆形绝缘阻隔阵列（7）由柔性硅橡胶制成；所述的线型石墨烯图案阵列（9）中，线型石墨烯图案单元（11）由石墨烯纳米片和硅橡胶制成，柔性薄膜基底（10）由柔性硅橡胶制成；

所述半球状突起阵列（1）将集中接收到的外界力施加于上层微凸台阵列（2）上表面，双层卡扣结构在外力作用下压缩使得线型石墨烯图案阵列（9）与柔性薄膜基底（10）发生拉伸形变，线型石墨烯图案阵列（9）中的线型石墨烯图案单元（11）的内部导电率从而发生改变，通过可拉伸电极阵列（3）感测每个线型石墨烯图案单元（11）的电阻变化，进而转换获得所受力的大小；

所述的可拉伸电极阵列中，行条状电极、列条状电极由银纳米导电颗粒与硅橡胶复合制成；

半球状突起（1）和线型石墨烯图案单元（11）阵列排布相同且位置一一对应。

2.根据权利要求1所述的具有双层卡扣型微凸台的压阻式柔性触觉传感器，其特征在于：每一个所述的线型石墨烯图案单元（11）总宽1800~2000μm，总长1600~1800μm，线宽100~150μm，线间距350~450μm；每一行所述的齿条形微凸台高度为200~250μm，底部宽度为200~300μm，拔模角度25°，硅橡胶膜与膜表面的齿条形微凸台的总高度为350~400μm。

3.根据权利要求1所述的具有双层卡扣型微凸台的压阻式柔性触觉传感器，其特征在于：所述的半球状突起阵列（1）是由硅橡胶膜和膜表面的半球状突起阵列排布构成，单个半球状突起高度为500μm，底部直径2000μm，硅橡胶膜和膜表面的半球状突起总高度为650μm。