[发明专利]一种基于波纹管微结构的全柔性电容式三维力触觉传感器

权利要求书

1.一种基于波纹管微结构的全柔性电容式三维力触觉传感器，包括绝缘材料的半球形中空触头(1)、导电材料的柔性圆形公共电极(2)、空气腔、导电材料的柔性激励电极和绝缘材料的柔性基底(5)，其特征是：

所述的空气腔为带波纹管结构的“沙漏型”空气腔(3)，整体呈沙漏形状，中部向内弯曲部分为波纹管结构，带波纹管结构的“沙漏型”空气腔(3)形成于半球形中空触头(1)中，内部填充空气；

所述的柔性基底(5)整体呈边缘带凹陷的圆形薄片为底部支撑，半球形中空触头(1)为顶部覆盖，两者连接形成“圆帽型”结构；

所述的柔性激励电极由四个柔性扇形激励电极(4)构成，均匀地排布并连接在柔性基底(5)上，除连接部分，剩余部分未与任何部位接触，均处于空气腔内，且彼此间具有间隔；每个柔性扇形激励电极(4)均通过一根导线引出作为一个激励端；

所述的柔性圆形公共电极(2)镶嵌在带波纹管结构的“沙漏型”空气腔(3)上部，并设置于四个柔性扇形激励电极(4)的中心；柔性圆形公共电极(2)除连接部分，剩余部分未与任何部位接触，均处于空气腔内；柔性圆形公共电极(2)通过导线引出构成公共电极；柔性圆形公共电极(2)与柔性扇形激励电极(4)构成四个呈空间立体分布的电容。

2.根据权利要求1所述的一种基于波纹管微结构的全柔性电容式三维力触觉传感器，其特征是：所述带波纹管结构的“沙漏型”空气腔(3)，包括一体化的碗状结构(3-1)、波纹管结构(3-2)和倒碗状结构(3-3)，碗状结构(3-1)位于波纹管结构(3-2)的上部，倒碗状结构(3-3)位于波纹管结构(3-2)的下部，三者依次连接构成“沙漏型”空气腔。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于波纹管微结构的全柔性电容式三维力触觉传感器，其特征是：每个所述柔性扇形激励电极(4)的圆心角均为90°。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于波纹管微结构的全柔性电容式三维力触觉传感器，其特征是：所述的柔性基底(5)包括柔性圆形薄片基板(5-1)和柔性环形凹槽(5-2)，半球形中空触头(1)直接连接在柔性圆形薄片基板(5-1)上。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于波纹管微结构的全柔性电容式三维力触觉传感器，其特征是：所述的半球形中空触头(1)的内部中空部分与带波纹管结构的“沙漏型”空气腔(3)大小一致，半球形中空触头(1)的半径与柔性圆形薄片基板(5-1)半径一致，柔性圆形薄片基板(5-1)的厚度与柔性环形凹槽(5-2)的深度一致。

6.根据权利要求1所述的一种基于波纹管微结构的全柔性电容式三维力触觉传感器，其特征是：所述的绝缘材料包括聚二甲基硅氧烷和硅橡胶，导电材料包括有机硅导电银胶、导电聚合物和导电复合材料。

7.根据权利要求1所述的一种基于波纹管微结构的全柔性电容式三维力触觉传感器，其特征是：所述的连接或镶嵌都是采用硅橡胶作为粘接剂镶嵌来实现。