[发明专利]一种基于光衰减的柔性触觉传感器、阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种基于光衰减的柔性触觉传感器，其特征在于，包括：激光光源(1)、第一光纤(2)、柔性穹顶(3)、第二光纤(4)、光电传感器(5)和柔性光纤耦合器(6)；

所述柔性穹顶(3)设置在所述柔性光纤耦合器(6)上，所述柔性光纤耦合器(6)粘附在软体物表面，所述柔性光纤耦合器(6)中设置有与所述柔性穹顶(3)的顶部对准的通孔(61)；所述第一光纤(2)的一端连接所述激光光源(1)，所述第二光纤(4)的一端连接所述光电传感器(5)，所述第一光纤(2)和第二光纤(4)的另一端平行穿过所述通孔(61)；

所述激光光源(1)产生的激光经所述第一光纤(2)传输后到达所述柔性穹顶(3)，并经所述柔性穹顶(3)反射后进入所述第二光纤(4)，再经所述第二光纤(4)传输至所述光电传感器(5)，所述光电传感器(5)用于计算接收到的激光的光强度，所述光强度由所述软体物表面上所承受的力确定。

2.如权利要求1所述的基于光衰减的柔性触觉传感器，其特征在于，所述第一光纤(2)和第二光纤(4)均包括穿过软体物内部并到达所述通孔(61)的部分以及设置在软体物外部的部分。

3.如权利要求2所述的基于光衰减的柔性触觉传感器，其特征在于，还包括：

弹性体橡胶管(7)，设置在所述软体物内部，且套设在所述第一光纤(2)和第二光纤(4)的外侧。

4.如权利要求2所述的基于光衰减的柔性触觉传感器，其特征在于，还包括：

弹性体护套(8)，数量为两个，分别套设在所述第一光纤(2)和第二光纤(4)中位于软体物外部的部分的外侧。

5.如权利要求1所述的基于光衰减的柔性触觉传感器，其特征在于，所述第一光纤(2)和第二光纤(4)的材料为PMMA塑料光纤。

6.如权利要求1所述的基于光衰减的柔性触觉传感器，其特征在于，所述柔性穹顶(3)的材料为硅胶弹性体。

7.如权利要求1-6任一项所述的基于光衰减的柔性触觉传感器，其特征在于，所述光强度为光电流强度，所述光电流强度为：

其中，I为所述光电流强度，M为所述第一光纤(2)的辐射通量，P₀为所述第一光纤(2)的有效输出功率，T为激光经过所述第二光纤(4)的截面的穿透率，λ为所述激光的波长，α为所述柔性穹顶(3)对所述激光的反射率，d为所述柔性穹顶(3)与所述第一光纤(2)另一端截面之间的距离，θ为所述第一光纤(2)的散射角，A为所述第二光纤(4)的横截面积，R(λ)为所述光电传感器(5)对波长为λ的激光的响应度。

8.一种基于光衰减的柔性触觉传感器阵列，其特征在于，包括N*M个如权利要求1-7任一项所述的基于光衰减的柔性触觉传感器，N和M为正整数，且N*M＞1。

9.一种如权利要求1-7任一项所述的基于光衰减的柔性触觉传感器的制备方法，其特征在于，包括：

S1，利用分层浇铸工艺分别制备柔性穹顶(3)和柔性光纤耦合器(6)，并将所述柔性穹顶(3)连接在所述柔性光纤耦合器(6)上；

S2，将第一光纤(2)和第二光纤(4)放入所述柔性光纤耦合器(6)的通孔(61)中，并在穿过软体物内部之后引出；

S3，将所述柔性光纤耦合器(6)粘附在软体物表面；

S4，将所述第一光纤(2)的引出端连接至激光光源(1)，并将所述第二光纤(4)的引出端连接至光电传感器(5)。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述操作S1中利用硬度为邵氏D00-20的有机硅制备所述柔性穹顶(3)，利用硬度为邵氏D00-50的有机硅制备所述柔性光纤耦合器(6)。