[发明专利]一种光电式柔性触觉传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种光电式柔性触觉传感器，其特征在于：包括光线传感模块、柔性基材、光源、开发板、可调稳压电源模块、辅助装置及玻璃片；

所述柔性基材为硅橡胶制作，其内部充满孔隙且呈不透明雾状，受到外力挤压会逐渐恢复透明状态；所述柔性基材采用棉花糖为添加物为柔性基材制作孔隙；

所述玻璃片为2片20mm*20mm*0.5mm的透明玻璃片，且对称地设置在所述柔性基材的上下两侧，以将所述柔性基材夹在两片玻璃片之间；

所述光线传感模块固定于辅助压头中，为VL6180X光线传感器，将采集到的光信号转换为电信号；

所述辅助装置由辅助压头及辅助平台构成，所述辅助压头呈U型，粘结于万测机的压头下方，其底部中间位置有一个通孔，用于安装光线传感器，将安装于光线传感器中间位置的光线采集器由通孔中伸出；所述辅助平台置于万测机压力平台上，为内部空心的五面正方体，光源置于辅助平台内部，柔性基材置于辅助平台上表面，辅助平台上表面中间位置开有通孔用于引出光源，所述辅助平台的侧面开有用于引出光源线的通槽；

所述开发板与光线传感器之间电连接，用于处理光线传感器采集的数据并输出5V直流电压；

所述可调稳压电源模块用于为光线传感器供电，将接收到的开发板输出的5V直流电压调整为2.8V直流电压为光线传感模块供电；

所述光源为DC12V贴片灯带，截取50mm长度充当光源。

2.根据权利要求1所述的光电式柔性触觉传感器，其特征在于：所述柔性基材尺寸为15mm*15mm*3mm，采用3D打印技术为基材制作模具。

3.一种如权利要求1所述的光电式柔性触觉传感器制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，制备柔性基材，准备0.2g的棉花糖，并施加40N至50N的压力将松散的棉花糖压成1mm厚度的薄片，将棉花糖片平铺于模具中，此时将硅橡胶从模具中心上空滴入模具中，待硅橡胶完全渗透进棉花糖片后，放入真空机中抽出空气以消除硅橡胶中的杂质孔；待硅橡胶在真空机内完全凝固后取出，放入60℃的温水中浸泡，令硅橡胶中的棉花糖完全溶解并随着孔隙流出；取出硅橡胶置于空气中，待硅橡胶孔隙中的多余水分完全挥发后，柔性基材制备完成；

步骤2，建立实验环境，在试验期间，需建立一个黑暗的空间以减少外界光线对实验效果的影响，采用贴片灯带作为发光元件，采用VL6180X传感器作为光线传感模块；包括一台笔记本电脑及一台万测机，放置于黑暗的室内环境中；

步骤3，将所制造的柔性基材放置在万测机上，并准备一个用于安装贴片灯带、柔性基材及VL6180X传感器的辅助装置，所述辅助装置包括辅助压头和辅助平台；首先将辅助平台置于万测机压力平台上，并在工作平台内部安装贴片灯带，上表面依次放置玻璃片和柔性基材样本，将光线传感器置于辅助压头中，并将辅助压头粘结于万测机压头下；

步骤4，安装好检测装置后，通过万测机联机系统设置压力大小；为保证测量的准确性，采用压力叠加的方式下压，即每次下压结束后不返回初始状态继续设置下一次下压压力；实验中设置的压力大小呈指数函数上升；待每次下压稳定后，记录光线传感器的输出数值。

4.根据权利要求3所述的光电式柔性触觉传感器制备方法，其特征在于：为了增加检测的准确性和实时性，对接触力小于45N的接触力-光强度数据进行函数拟合，拟合函数结果为f(x)＝a₁*exp(-((x-b₁)/c₁)²)，其中a₁＝3813，b₁＝36.49，c₁＝29.15。