[发明专利]柔性触觉传感装置、系统及其制造方法

说明书

本公开涉及一种柔性触觉传感装置、系统及其制造方法。该装置包括设置有柔性纹路凸起的柔性基底和多个柔性传感组件包括依次连接的第一固定部、第一应变部、连接部、第二应变部和第二固定部，其中，每个柔性传感组件按照排布规则匹配安装在柔性纹路凸起的对应位置上，且每个柔性传感组件至少部分地嵌入柔性纹路凸起中，第一固定部和第二固定部固定在柔性基底上，第一应变部和第二应变部分别位于柔性纹路凸起的两侧，连接部位于柔性纹路凸起的顶部。本公开实施例所提供的柔性触觉传感装置、系统及其制造方法，制造的过程简单，装置的集成度高、受力响应快、测量的准确性和线性度高。

技术领域

本公开涉及传感技术领域，尤其涉及一种柔性触觉传感装置、系统及其制造方法。

背景技术

触觉感知是人和外界进行交互的重要方式之一。人体皮肤内分布着数量和功能不一的各种具有触觉感知能力的功能细胞，它们可以将外界的压力和摩擦力信号转化为电信号传到我们的大脑，而在皮肤上的毛发和指纹这两种重要的结构辅助着功能细胞的工作。触觉的最基本的功能之一便是抓取物体，触觉的存在使得人类可以以恰到好处的力气抓取一个物体，不至于让其掉落，同时又不会让被抓取的物体因为受到太大的力而发生变形破坏。这样的例子在生活中处处可见，比如用手完整拿起一块易碎的豆腐，或是拿起一瓶开口的塑料的饮料，并不让液体挤出来等。人的触觉不光可以感知压力，还可以感知不同程度的摩擦力以及在接触物体表面轻轻滑动过程中产生的摩擦震动。正是通过对这种摩擦力以及摩擦震动的感知，人类才可以识别出不同粗糙度、不同材质、不同纹理的物体，才可以感受到丝绸的柔滑、麻布的粗糙、玻璃的光洁。摩擦力以及摩擦震动的感知也是触觉非常重要的一部分。

相关技术中，各类触觉传感器不能解耦压力和摩擦力，无法识别摩擦震动。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种能够解耦压力和摩擦力，且能够识别摩擦震动的柔性触觉传感装置、系统及其制造方法。

根据本公开的一方面，提供了一种柔性触觉传感装置，所述装置包括多个柔性传感组件和柔性基底，

所述柔性基底上设置有柔性纹路凸起，柔性传感组件包括依次连接的第一固定部、第一应变部、连接部、第二应变部和第二固定部，

其中，每个柔性传感组件按照排布规则匹配安装在所述柔性纹路凸起的对应位置上，且每个柔性传感组件至少部分地嵌入柔性纹路凸起中，所述第一固定部和所述第二固定部固定在所述柔性基底上，所述第一应变部和所述第二应变部分别位于所述柔性纹路凸起的两侧、且所述第一应变部和所述第二应变部的位置相互对应，所述连接部位于所述柔性纹路凸起的顶部，

其中，所述连接部与所述第一应变部之间成第一固定角度，所述连接部与所述第二应变部之间成第二固定角度。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述第一固定部、所述第一应变部、所述第二应变部和所述第二固定部，包括第一柔性衬底层、金属层和第二柔性衬底层，所述连接部包括第一柔性衬底层和第二柔性衬底层，

其中，所述第一应变部和所述第二应变部中的金属层分别构成第一应变片和第二应变片，所述第一固定部和所述第二固定部中的金属层分别构成第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一应变片连接，所述第二电极与所述第二应变片连接，

其中，所述第一应变片和所述第二应变片的阻值能够随所述柔性纹路凸起所受到的力的大小而改变。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述第一固定部、所述第一应变部、所述第二应变部和所述第二固定部，还包括：

辅助金属层，位于所述第一柔性衬底层和所述金属层之间，或者位于所述第二柔性衬底层和所述金属层之间。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：