[发明专利]一种柔性应力测量手套

说明书

本发明涉及一种柔性应力测量手套，包括以纺织面料为基体制成的手套本体，手套本体表面编织有多个应力传感单元；所述应力传感单元包括两根导电纤维束，每根导电纤维束均带有疏松结构，两根导电纤维束的疏松结构互相交叉叠放并形成交叉结结构。本发明具有可清洗、不易脱落、抗运动干扰、分辨率高、灵敏度高以及与现有纺织技术兼容的优点。

技术领域

本发明涉及传感器设备技术领域，特别是涉及一种柔性应力测量手套。

背景技术

随着穿戴式设备和人机交互技术的发展，人们逐渐探究肢体运动的内在规律，希望能够通过建立一系列的数据库，实现各种各样的仿生技术，从而使得人工智能得到进一步的发展。应力传感器作为机器人的“触觉器官”，它对于机器人实现物体的把握起到关键作用。要实现物体的精准把握并非仅靠单点触碰即可完成，而是通过一个非均匀受力面接触待测物体才能完成仿生动作。因此，需要对能够实现多点测量应力传感器进行研究，并形成一种应力测量手套供机器人使用。

市面上的应力传感器通常采用电阻式设计，虽然这种电阻式的应力传感器解决光电式的传感器的易受客观因素干扰的问题，但鲜有传感器能够实现可弯曲变形，可穿戴，与传统的布料兼容，特别是无法像衣服一样可多次清洗循环使用。

目前，有文献报道通过对传统布料的表面进行功能层的修饰，如喷镀导电材料层等方式，虽然能实现柔性应力传感性能，也可与布料兼容，但往往存在着在使用过程中或者在多次清洗过程容易发生功能薄膜层脱落的问题。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种柔性应力测量手套，其具有可清洗、不易脱落、抗运动干扰、分辨率高、灵敏度高以及与现有纺织技术兼容的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种柔性应力测量手套，包括以纺织面料为基体制成的手套本体，手套本体表面编织有多个应力传感单元；所述应力传感单元包括两根导电纤维束，每根导电纤维束均带有疏松结构，两根导电纤维束的疏松结构互相交叉叠放并形成交叉结结构。

本发明的工作原理为：首先采用多根导电纤维丝组成具有疏松结构的导电纤维束，并通过设置两根导电纤维束彼此交叉接触形成交叉结结构，该交叉结结构在四个纺织线结的作用下固定在不导电的手套本体上从而形成柔性应力测量手套；其次，利用导电纤维束作为引线与外围电路实现电连接，使得电流流过具有疏松结构的交叉结结构；最后，在应力的作用下，具有疏松结构的交叉结结构的电阻会下降，并且电阻的变化率与所受外力的大小成对应关系，在撤外力后，该交叉结结构可恢复到初始的电阻值。

与现有技术相比，本发明所述的柔性应力测量手套具有以下优点：

(1)利用具有疏松结构的导电纤维束来构建基于导电纤维交叉结的应力传感器。在该传感器中，疏松结构在外应力的作用下会发生形变，导致接触结的电阻下降，通过测量交叉结电阻的变化率从而感应力的大小，同时还利用了导电纤维本身的导电性，可充当导线无需要外加引线，从而为实现全纺织材料的柔性应力测量手套提供了可能。

(2)采用与纺织制造兼容的方法，把应力传感单元编织到纺织面料的手套中，无需添加其它材料，在不改变手套本身的功能和属性的前提下，实现可穿戴、可清洗、可对手掌上的应力分布进行有效监测的柔性应力测量手套。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述疏松结构包括多根导电纤维丝，多根导电纤维丝之间存在多个空隙；交叉结结构表面的互相接触的导电纤维丝之间形成的导通电流通道的数量以及导电纤维丝之间的空隙随着外力的改变相应地发生改变。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述多根导电纤维丝的数量多于10根。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述导电纤维丝为碳、金属或导电高分子材料。