[实用新型]一种柔性压电式的三维触觉传感器阵列有效
| 申请号： | 201821843012.0 | 申请日： | 2018-11-09 |
| 公开（公告）号： | CN209117220U | 公开（公告）日： | 2019-07-16 |
| 发明（设计）人： | 刘玉荣;林峰;姚若河;耿魁伟 | 申请（专利权）人： | 华南理工大学 |
| 主分类号： | G01L1/16 | 分类号： | G01L1/16;G01D5/12 |
| 代理公司： | 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 | 代理人： | 李斌 |
| 地址： | 510640 广*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 压电敏感 触觉传感器阵列 半球形凸起 三维接触力 电容 三维 本实用新型 传感器单元 压电薄膜层 纳米结构 压电式 压电敏感单元 柔性基底层 印刷电路板 测量外界 从上至下 动态响应 高灵敏度 高柔韧性 上下电极 下电极层 依次连接 阵列图案 电荷 电极层 测量 传递 | ||
1.一种柔性压电式的三维触觉传感器阵列，其特征在于，其结构包括：从上至下依次连接的半球形凸起层(1)、上电极层(2)、纳米结构压电薄膜层(3)、下电极层(5)、以及柔性印刷电路板基底层(6)；所述三维触觉传感器阵列由M×N个相互分离的三维触觉传感器单元构成；
所述半球形凸起层(1)为表面具有M×N排布的半球形的图案化薄膜，并覆盖于M×N排布的上电极图形上；所述下电极层(5)为M×N排布的阵列结点，每个阵列结点为每个上电极正下方的三个圆形下电极，即一个上电极对应三个下电极，同时与夹心的纳米结构压电薄膜共同形成三个压电敏感电容，一个半球形凸起正压于所述三个压电敏感电容上，组成一个三维触觉传感器单元；
每个三维触觉传感器单元含一个半球形凸起和三个压电敏感电容，所述半球形凸起将三维接触力传递至三个压电敏感电容，通过三个压电敏感电容两端产生电荷的大小以测量外界接触力的大小和方向。
2.根据权利要求1所述的柔性压电式的三维触觉传感器阵列，其特征在于：各个压电敏感电容之间采用聚酰亚胺柔性膜(4)作为绝缘隔离膜，且位于上电极层和柔性印刷电路板基底层之间，使所述三维触觉传感器单元中的三个压电敏感电容相互之间具有电隔离，并与周围的三维触觉传感器单元绝缘隔离。
3.根据权利要求1所述的柔性压电式的三维触觉传感器阵列，其特征在于：所述三维触觉传感器单元中，三个压电敏感电容均布于半球形凸起的正下方，且三个下电极内接于半球形凸起的投影圆面内。
4.根据权利要求1所述的柔性压电式的三维触觉传感器阵列，其特征在于：所述纳米结构压电薄膜层为ZnO纳米线压电敏感膜，生长于呈阵列图案化分布的下电极层上，且位于上下电极层之间，形成M×N排布的压电敏感单元。
5.根据权利要求1所述的柔性压电式的三维触觉传感器阵列，其特征在于：所述上电极层为100～200nm厚的纳米颗粒Ag薄膜层；所述下电极为厚度为1～2μm的Zn膜。
6.根据权利要求2所述的柔性压电式的三维触觉传感器阵列，其特征在于：所述聚酰亚胺柔性膜的厚度为2～3μm。
7.根据权利要求1所述的柔性压电式的三维触觉传感器阵列，其特征在于：所述半球形凸起层为柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料。
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