[发明专利]一种点阵式柔性压力分布传感装置及其压力定位方法

说明书

本发明涉及一种点阵式柔性压力分布传感装置及压力定位方法，包括点阵式柔性压力分布传感和多路数据处理模块；所述点阵式柔性压力分布传感器包括表面凸起、弹性基体聚合物层、经向电极、柔性敏感单元和纬向电极；所述经向电极以平铺的方式置于纬向电极的上面或下面，以形成空间上的垂直结构；所述柔性敏感单元放置在每个经纬向电极的交叉点处之间；所述弹性基体聚合物层包裹在经向电极、柔性敏感单元和纬向电极外面；所述表面凸起置于弹性基体聚合物层的上表面；所述经向电和纬向电极通过导线与多路数据采集模块连接，以测量每个交叉点处柔性敏感单元的电阻变化值。本发明可用来检测不同受力下的电阻变化，数据采集与处理相对简单且准确度较高。

【技术领域】

本发明涉及一种力传感装置，具体涉及一种点阵式柔性压力分布传感装置及其压力定位方法，属于传感器技术领域。

【背景技术】

当今世界，智能机器人技术突飞猛进，对机器人触觉传感技术领域的研究也日益兴盛。柔性触觉传感器系统在非结构化中的反馈控制以及碰撞安全性检测领域有着广泛的运用。因此，研制出满足要求的柔性触觉传感器是现代智能机器人发展中的关键技术之一。柔性触觉传感器应当具有类似人类皮肤的柔软性和灵活性，能够适应不同曲面、不同压力下的外界环境变化，并且能够快速准确地获取外界信息。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已经提出了多种多样的柔性触觉传感器的研制方案，但目前大都属于实验室阶段，达到产品化的不多。

触觉传感技术的研究开始于上世纪70年代，当时的研究仅限于与对象的接触与否，传感器少且精度不高。到了80年代，触觉传感技术的研究快速发展，同时传感器的研究涉及声、光、热等领域并且面向工业化。90年代以后，触觉传感技术在触觉图像处理、形状辨识、主动触觉感知等领域有着重大突破。

日本研究团队采用将电导线穿插于压敏导电橡胶之中的方法设计了一种柔性触觉传感器，该传感器拥有很薄的厚度以及良好的灵敏性，但是无法测量剪切力的大小。90年代初，北京理工大学研究团队研制出具有接触觉、滑觉和触觉图像识别功能的传感器，但是该传感器造价昂贵且准确度不高。而到现在，国内外的市场上基本没有出现耐用、可靠且具有通用性的柔性触觉传感器。

因此，为解决上述问题，确有必要提供一种创新的点阵式柔性压力分布传感装置及其压力定位方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种点阵式柔性压力分布传感装置，其成本较低，可以用来检测不同受力下的电阻变化，数据采集与处理相对简单且准确度较高。

本发明的第二目的在于提供一种点阵式柔性压力分布传感装置的压力定位方法。

为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种点阵式柔性压力分布传感装置，其包括点阵式柔性压力分布传感以及多路数据处理模块；其中，所述点阵式柔性压力分布传感器包括表面凸起、弹性基体聚合物层、经向电极、柔性敏感单元和纬向电极；所述经向电极以平铺的方式置于纬向电极的上面或下面，以此形成空间上的垂直结构；所述柔性敏感单元放置在每个经纬向电极的交叉点处之间；所述弹性基体聚合物层包裹在经向电极、柔性敏感单元和纬向电极外面；所述表面凸起置于弹性基体聚合物层的上表面；所述经向电和纬向电极通过导线与多路数据采集模块连接，以测量每个交叉点处柔性敏感单元的电阻变化值。

本发明的点阵式柔性压力分布传感装置进一步为：所述弹性基体聚合物层以浇筑的方式包裹在经向电极、柔性敏感单元和纬向电极外面。

本发明的点阵式柔性压力分布传感装置进一步为：所述压力分布传感装置的测量范围通过以下三部分调节：①通过调节柔性敏感单元的弹性模量来达到改变传感器测量范围的目的；②通过调节经纬向电极的距离，即交叉点处的敏感单元的厚度来改变其初始电阻值，起到调节传感器量程的作用；③通过调节基体聚合物的弹性模量，改变传感器整体的柔度，起到改变传感器测量范围及其敏感度的作用。