[发明专利]一种仿人型机器人多指手柔性三维力触觉传感器及其三维力检测系统

摘要

一种仿人型机器人多指手柔性三维力触觉传感器及其三维力检测系统，涉及机器人触觉传感器领域。针对多数触觉传感器只能采集法向力而不能像人手一样可以检测法向力的同时检测力的问题。传感器本体从上至下依次由传力半球层、柔性顶层电极层、具有量子隧道效应的复合材料QTC和柔性底层电极层组成，信号采集电路是由混合信号阵列式可编程的片上系统和模拟多路选择模块构成，上述片上系统包括数字逻辑模块、模拟数字转换模块ADC、数字模拟转换模块DAC、1号模拟信号寄存器、2号模拟信号寄存器、电压放大电路和多路开关；模拟多路选择模块包括1号模拟多路开关和2号模拟多路开关。用于仿人型机器人多指手三维力检测的触觉传感器。

主权项

一种仿人型机器人多指手柔性三维力触觉传感器，其特征在于，它从上至下依次由传力半球层(1)、柔性顶层电极层(2)、具有量子隧道效应的复合材料QTC层(3)和柔性底层电极层(4)组成；传力半球层(1)上设置有十二个传力半球，所述十二个传力半球呈二行六列的阵列式排列；柔性顶层电极层(2)为柔性电路板结构，柔性顶层电极层(2)上设置有十二组测量电极(5)和八根金手指，该八根金手指包括八个管脚，分别是管脚R01、管脚R02、管脚R03、管脚R04、管脚R05、管脚R06、管脚R07和管脚R08；每组测试电极(5)由四个形状相同的扇形镀金电极组成，所述扇形镀金电极的圆心角为90度，每组测试电极(5)中的四个扇形镀金电极组成圆形，该圆形的直径与柔性底层电极层(4)上的圆形电极的直径相同，每组测试电极(5)中的四个扇形镀金电极分别为扇形电极A、扇形电极B、扇形电极C和扇形电极D，十二组测量电极呈二行六列的阵列式排列；具有量子隧道效应的复合材料QTC层(3)是由通过室温硫化的绝缘硅橡胶将十二个具有量子隧道效应的复合材料QTC圆片胶结在一起形成的，该具有量子隧道效应的复合材料QTC圆片的直径与柔性底层电极层(4)上的圆形电极的直径相同，十二个具有量子隧道效应的复合材料QTC圆片呈二行六列的阵列式排列；柔性底层电极层(4)为柔性电路板结构，柔性底层电极层(4)上设置有十二个电极和十二根金手指，每个电极均为圆形镀金电极，所述十二个电极呈二行六列的阵列式排列；传力半球层(1)上的十二个传力半球、柔性顶层电极层(2)上的十二组测量电极、具有量子隧道效应的复合材料QTC层(3)上的十二个具有量子隧道效应的复合材料QTC圆片和柔性底层电极层(4)上的十二个圆形电极分别一一对应；并且传力半球层(1)上的一个半球、柔性顶层电极层(2)上的一组电极、具有量子隧道效应的复合材料QTC层(3)上的一个具有量子隧道效应的复合材料QTC圆片和柔性底层电极层(4)上的一个圆形电极构成了一个触觉单元，共十二个触觉单元，并且相对应的一个传力半球、一组电极、一个具有量子隧道效应的复合材料QTC圆片和圆形电极同轴；所述十二个触觉单元的前三列的六个触觉单元组成第一关节传感单元，后三列的六个触觉单元组成第二关节传感单元；柔性顶层电极层(2)上的位于第一行的六组的测试电极(5)中的扇形电极A串联后与柔性顶层电极层(2)上的第一根金手指R01电气连接；柔性顶层电极层(2)上的位于第一行六组测试电极(5)中的扇形电极B串联后与柔性顶层电极层(2)上的第二根金手指R02电气连接；柔性顶层电极层(2)上的位于第一行六组测试电极(5)中的扇形电极 C串联后与柔性顶层电极层(2)上的第三根金手指R03电气连接；柔性顶层电极层(2)上的位于第一行六组测试电极(5)中的扇形电极D串联后与柔性顶层电极层(2)上的第四根金手指R04电气连接；柔性顶层电极层(2)上的位于第二行六组测试电极(5)中的扇形电极A串联后与柔性顶层电极层(2)上的第五根金手指R05电气连接；柔性顶层电极层(2)上的位于第二行中六组测试电极(5)的扇形电极B串联后与柔性顶层电极层(2)上的第六根金手指R06电气连接；柔性顶层电极层(2)上的位于第二行中六组测试电极(5)的扇形电极C串联后与柔性顶层电极层(2)上的第七根金手指R07电气连接；柔性顶层电极层(2)上的位于第二行中六组测试电极(5)的扇形电极D串联后与柔性顶层电极层(2)上的第八根金手指R08电气连接；位于同一列上的两个柔性底层电极层(4)中的两个圆形电极串联后与柔性底层电极层(4)上的一根金手指连接；所述柔性底层电极层(4)上共有六根列金手指，该六根列金手指包括六个管脚，分别为管脚CO1、管脚CO2、管脚CO3、管脚CO4、管脚CO5和管脚CO6。