[发明专利]柔性电容阵列及其制备方法、和电容阵列检测系统

说明书

公开了一种柔性电容阵列及其制备方法、电容阵列检测系统和机器人。可以基于电容阵列检测系统的结果进行该机器人的运动平衡控制。该柔性电容阵列，包括：第一柔性电极层，其上设置有第一电极阵列；第二柔性电极层，其上设置有与第一电极阵列相对设置的第二电极阵列；间隔层和介电层，所述间隔层和介电层设置于第一电极阵列中与第二电极阵列中相对设置的每个电极对之间，其中，所述电极对、所述间隔层和所述介电层组成了所述柔性电容阵列的单元电容。本公开的柔性电容阵列通过间隔层可以在实现高灵敏度的同时提高柔性电容阵列的稳定性。

技术领域

本公开的实施例涉及一种柔性电容阵列及其制备方法、电容阵列检测系统和机器人。

背景技术

随着智能机器人技术的发展和机器人应用场景的深化，人们希望机器人不但能够完成设定的机械运动，还可以感知外界环境并做出反馈。目前，机器人所使用的力学传感器通常是多轴力传感器。多轴力传感器大多是刚性的，并体积较大。现有的柔性传感器虽然能够小型化，但是其能够测量的压强相对较小，并不能适应如机器人运动检测这类超高压强下的应用。同时，现有的柔性传感器的稳定性也不足以准确测量机器人运动中的压强。因此，通过现有的传感器很难测量机器人足端受力以及机器人站立稳定性，从而给机器人的稳定步态行走、奔跑跳跃的设计和开发造成了困难。

发明内容

本公开的至少一个实施例提供一种柔性电容阵列，包括：第一柔性电极层，所述第一柔性电极层上设置有第一电极阵列，其中所述第一电极阵列中的多个第一电极排列成包括M行和N列的矩阵，其中M、N为正整数；第二柔性电极层，所述第二柔性电极层上设置有第二电极阵列，其中所述第二电极阵列中的多个第二电极排列成包括M行和N列的矩阵，并且第二电极阵列中的第i行第j列的第二电极与第一电极阵列中的第i行第j列的第一电极相对设置以形成电极对，i大于等于零且小于M，j大于等于零且小于N；介电层，所述介电层设置于第一柔性电极层和第二柔性电极层之间；第一间隔层，所述第一间隔层设置于第一电极阵列和所述介电层之间，其中，所述第一电极阵列与第二电极阵列中相对设置的每个电极对、和介于所述电极对之间的所述第一间隔层和所述介电层的部分构成所述柔性电容阵列的单元电容，每个单元电容包括第一双电层电容，所述第一双电层电容由第一电极、第一间隔层和介电层构成；其中，在按压状态下，所述单元电容中的介电层穿过第一间隔层与第一电极接触以形成至少一个第一接触面，所述至少一个第一接触面中的每个接触面处形成第一微型双电层电容，且所述至少一个第一接触面处的至少一个第一微型双电层电容并联以形成第一双电层电容。

本公开的至少一个实施例还提供一种柔性电容阵列的制备方法，包括：设置第一柔性电极层，所述第一柔性电极层上设置有第一电极阵列，其中所述第一电极阵列中的多个第一电极排列成包括M行和N列的矩阵，其中M、N为正整数；设置第一间隔层，将所述第一间隔层置于所述第一柔性电极层之上；设置介电层，将所述介电层置于所述第一间隔层之上；设置第二柔性电极层，所述第二柔性电极层上设置有第二电极阵列，其中所述第二电极阵列中的多个第二电极排列成包括M行和N列的矩阵；将第二柔性电极层置于在所述介电层之上，以使得第二电极阵列中的第i行第j列的第二电极与第一电极阵列中的第i行第j列的第一电极相对设置以形成电极对，其中，i大于等于零且小于M，j大于等于零且小于N；其中，所述第一电极阵列与第二电极阵列中相对设置的每个电极对、和介于所述电极对之间的所述第一间隔层和所述介电层的部分构成所述柔性电容阵列的单元电容，每个单元电容包括第一双电层电容，所述第一双电层电容由第一电极、第一间隔层和介电层构成；其中，在按压状态下，所述单元电容中的介电层穿过第一间隔层与第一电极接触以形成至少一个第一接触面，所述至少一个第一接触面中的每个接触面处形成第一微型双电层电容，且所述至少一个第一接触面处的至少一个第一微型双电层电容并联以形成第一双电层电容。

本公开的至少一个实施例还提供一种电容阵列检测系统，包括：上述的柔性电容阵列；电容选择电路，被配置为选通所述柔性电容阵列中的一个或多个单元电容；激励电路，被配置为在所述电容选择电路的控制下向所述柔性电容阵列的第一电极阵列中的一个或多个电极引线和第二电极阵列中的一个或多个电极引线输出激励信号；电容检测电路，被配置为检测所述一个或多个单元电容的电容值。