[发明专利]基于压阻式和电容式组合的仿生柔性触觉传感阵列

摘要

本发明公开了一种基于压阻式和电容式组合的仿生柔性触觉传感阵列。仿生柔性触觉传感阵列从下至上依次由柔性基底层、电容层、压阻层和表面封装层构成。在传感阵列中同时集成了基于压阻式和电容式两种触觉力敏感构件，压阻式力敏感层层叠在电容式力敏感层上，压阻层空间分辨率为1mm，电容层空间分辨率为2mm。压阻式力敏感层电路为矩阵电路，矩阵电路每个节点上为半月形电极与条形电极，两个电极之间通过PDMS导电橡胶相连。电容式力敏感层电路为矩阵电路，矩阵电路的下层构成电容下极板，上层构成电容上极板，两极板间为具有表面图案的PDMS介电层。压阻层与电容层分别承担静态力与瞬变力的测量，能提高仿生触觉传感阵列的综合性能。

主权项

一种基于压阻式和电容式组合的仿生柔性触觉传感阵列，其特征在于：仿生柔性触觉传感阵列从下至上依次由柔性基底层(1)、电容层(2)、压阻层(3)和表面封装层(4)，四层结构层叠在一起构成；其每层的结构如下：(a) 柔性基底层(1)：从下至上依次由硅片(5)、PDMS柔性基底(6)和PDMS导电橡胶屏蔽层(7)叠在一起构成；(b)电容层(2)：从下至上依次由其上表面附有Ti/Au电容下电极(9)的第一PI电极衬底(8)、其上表面经图案化为四棱锥小区域(22)的四棱锥介电层(10)和其上表面附有Ti/Au电容上层电极板(12)的第二PI电极衬底(12)叠在一起构成；Ti/Au电容上层电极板(12)电极与Ti/Au电容下电极板(9)电极成正交方向排列，每对相对的Ti/Au电容上、下极板间形成一个电容，每个电容之间均有作为电容介电层的四棱锥小区域(22)，每个电容为一个传感单元，所有电容传感单元形成电容阵列；(c)压阻层(3)：从下至上依次由PDMS导电橡胶屏蔽层(13)、其上表面附有呈条形分布Ti/Au压阻层下层电极(15)的第三PI电极衬底(14)、半球形导电橡胶层(19)、其上表面附有相间组成的半月形电极(18)阵列和条形电极(17)阵列的带通孔第四PI电极衬底(16)和PDMS保护层(20) 叠在一起构成；半月形电极(18)通过第四PI电极衬底(16)上的PI通孔(21)跟Ti/Au压阻层下层电极(15)电气连通；半球形导电橡胶层(19)上的半球形导电橡胶分别覆盖在各自的半月形电极(18)及条形电极(17)上，使每列条形电极(17)均与各自的半月形电极(18)电气连通；半球形导电橡胶层(19)中的每个导电橡胶为一个传感单元，所有的半球形导电橡胶形成压阻式导电橡胶阵列； (d) 表面封装层(4)：是上表面为PDMS微型凸台(23)并用PDMS制作成的一层图案化薄膜。