[发明专利]一种光电式柔性触觉传感器及其制作方法

说明书

本发明提出了一种光电式柔性触觉传感器及其制备方法，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。本发明通过结合柔性基材受到外力挤压时产生透光性的变化，可以准确地检测接触力的大小，并且根据接触力‑光强度数据进行函数曲线拟合以增加其测量的准确性和实时性。

技术领域

本发明涉及一种柔性触觉传感器，尤其是一种光电式柔性触觉传感器，根据传感器内部柔性基材透光性的变化来检测接触力的大小，属于传感器技术领域。

背景技术

目前触觉传感器是是其中备受瞩目的传感器之一。与柔性触觉传感器相比，传统的触觉传感器由于其基材不易拉伸和压缩，且形变后会损害其结构与测量精度，因此大大限制了传统触觉传感器的应用领域。然而柔性触觉传感器为了克服传统触觉传感器的种种弊端，采用了具有良好延展性且形变后仍能较好的保持其物理结构与特性的基材，因此柔性触觉传感器受到了广泛的研究并且可以灵活的运用到机器人、电子皮肤以及可穿戴设备等领域。

据申请人了解，目前国内外用于检测接触力的触觉传感器技术已较为成熟，但仍存在不足：用于检测接触力的光电式传感器多是通过设计内部机械结构(如在传感器内部设置挡板或采用弹性敏感元件)从而实现其检测目的，其内部结构复杂，小型化加工较为困难，限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种光电式柔性触觉传感器，采用柔性基材作为传感器主体，通过检测穿透传感器内部柔性基材后的光线强度变化来实现对接触力的检测，利用MEMS技术加工后可以灵活应用于机器人抓手等领域，如图1所示。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

设计一种光电式柔性触觉传感器，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。

进一步的，所述柔性基材采用棉花糖为添加物为柔性基材制作孔隙。

进一步的，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。

一种光电式柔性触觉传感器制备方法，包括如下步骤：