[发明专利]一种基于4D打印成形的仿神经触觉传感器

说明书

本发明属于触觉传感器领域，更具体地，涉及一种基于4D打印成形的仿神经触觉传感器。本发明仿神经触觉传感器，包括若干个传感器单元(8)，所述传感器单元(8)通过4D打印成形，所述传感器单元(8)包括压力敏感组件、电致形状记忆聚合物(4)和供能组件(5)，所述压力敏感组件与电致形状记忆聚合物(4)通过导线电连接，所述压力敏感组件和电致形状记忆聚合物(4)均与所述供能组件(5)通过导线电连接。本发明传感器基于4D打印技术制造的传感器，其层层叠加成型的独特制造方式，相比于传统制造方法，其在成型任意具备复杂结构的零件具有得天独厚的优势，能更好地应用于自动控制、软体机器人等诸多领域中，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于触觉传感器领域，更具体地，涉及一种基于4D打印成形的仿神经触觉传感器。

背景技术

触觉，通常是指滑动、接触、压觉等机械刺激的总称。大多数动物触觉传感器遍布全身，人类的皮肤就是一种触觉传感器，依靠神经末梢人类能感受到湿度、温度、痛觉等多种感觉。受此启发，人们发明了触觉传感器，它是能够感受被测压力并且按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或者装置。触觉传感器通常是由敏感元件和转换元件组成的。其中敏感元件是能够直接接触被测压力的部分，转换元件能够将接触到敏感元件的被测压力转换成适于传输或者测量的电信号部分。

CN110793701A公开了一种高灵敏度电容式柔性三维力触觉传感器及其制备方法,具体公开了基于3D打印技术，分别打印出柔性基底模具、半球型触头模具以及柔性公共电极模具；接着，先向柔性基底模具中注入硅橡胶材料，再放入真空干燥箱中室温固化，待其固化后脱模，制得柔性基座；其次，再用多壁碳纳米管、炭黑和硅橡胶的复合导电材料制备柔性公共电极(3)和半球型触头(1)；计算配置的量，向称量好的多壁碳纳米管以及炭黑中加入有机溶剂，并进行磁力搅拌，充分分散团聚的多壁碳纳米管以及炭黑；再向其中加入称量好的硅橡胶，同时进行磁力搅拌；将制作好的复合材料分别注入半球型触头模具及柔性公共电极模具中，并放入真空干燥箱中室温固化，待其固化后脱模；然后，配置有机硅导电银胶，在制成的柔性基底(5)的半球型腔体表面间隔12度均匀涂抹配置好的有机硅导电银胶，静置进行室温固化后，形成四个柔性球曲面激励电极(4)，最后在有机硅导电银胶的柔性球曲面激励电极(4)表面涂抹硅橡胶，进行绝缘处理；最后，使用硅橡胶作粘接剂将柔性公共电极(3)分别与柔性基底(5)和半球型触头(1)粘接，并将半球型触头(1)与柔性基底(5)粘接。该技术方案，基于3D打印技术打印了主体机构，但没有利用打印技术一次制造成型，而完全基于4D打印技术制造的传感器，其层层叠加成型的独特制造方式，相比于传统制造方法，其在成型任意具备复杂结构的零件具有得天独厚的优势。

因此，现有技术仍缺乏一种利用4D打印技术制备的触觉传感器。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于4D打印成形的仿神经触觉传感器，其目的在于4D打印技术制造，能更好地应用于自动控制、软体机器人等诸多领域中，具有广阔的市场前景。本发明的详细技术方案如下所述。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于4D打印成形的仿神经触觉传感器，包括若干个传感器单元，所述传感器单元通过4D打印成形，所述传感器单元包括压力敏感组件、电致形状记忆聚合物和供能组件，所述压力敏感组件与电致形状记忆聚合物通过导线电连接，所述压力敏感组件和电致形状记忆聚合物均与所述供能组件通过导线电连接，所述压力敏感组件包括电容上电极，弹性绝缘介质，电容下电极，所述电容上电极与弹性绝缘介质的上表面固定连接，所述电容下电极与弹性绝缘介质的下表面固定连接。

作为优选，所述弹性绝缘介质是聚氨酯材料，所述电容上电极、所述电容下电极由导电膜构成，所述电容上电极、所述电容下电极通过粘贴与弹性绝缘介质固定连接。

作为优选，所述供能组件是锂聚合物电池。