[发明专利]阵列式触觉传感器

说明书

本发明涉及传感器的技术领域，提供了一种阵列式触觉传感器，包括：具有多条第一直线凹槽和多条第二直线凹槽的柔性衬底层、盖设在所述柔性衬底层上并覆盖所述第一直线凹槽和所述第二直线凹槽的柔性按压层、多个分别沿所述第一直线凹槽发射第一预定光束的第一光发射器、多个分别用于接收所述第一光发射器发出光束的第一光接收器、多个分别朝所述第二直线凹槽内发射第二预定光束的第二光发射器，以及多个分别用于接收所述第二光发射器发出光束的第二光接收器；各所述第一直线凹槽分别与多个所述第二直线凹槽交汇形成交汇空间。

技术领域

本发明属于传感器的技术领域，更具体地说，是涉及一种阵列式触觉传感器。

背景技术

随着各领域智能化水平的不断提高，越来越多的智能化设备走入人们的工作和生活之中，这导致人-机-环境三者之间的交互越发频繁。在智能假肢、虚拟现实、遥操作、健康监测、分拣抓取等领域中，触觉信息是反映、评价智能设备交互行为的主要数据之一。为了提高触觉传感的灵敏性与准确性，使其具有与生物皮肤相似的触觉感知性能，近年来触觉传感器不断朝着阵列式与柔性化方向发展，从而使其能够更好地顺应外部安装与接触环境，实现对接触力、接触位置、接触表面刚度与纹理特征等触觉信息的灵敏检测。

柔性触觉传感器的根据其感知机理主要包括：压阻式(如液态金属、金属纳米线、石墨烯、碳纳米管等)、压电式(如聚二甲基硅氧烷薄膜压力传感器等)、电容式(如摩擦电传感等)、气压式、光导式与电磁式等。目前大多数柔性触觉传感器由于其存在制备工艺复杂、传感材料性能不稳定、使用条件受限等问题，导致其尚还处于实验室研究阶段，阻碍了其产业化及商品化进程。因此为了推进柔性触觉传感器在各领域中的实际应用，提高其商品化能力，柔性触觉传感器亟待解决的共性技术问题主要包括：简化传感器结构及制备工艺、提高传感器感知机理可靠性、增强传感器环境扰动抵抗性等方面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阵列式触觉传感器，以解决现有技术中存在的制备工艺复杂、材料性能不稳定、使用条件受限的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种阵列式触觉传感器包括：具有多条第一直线凹槽和多条第二直线凹槽的柔性衬底层、盖设在所述柔性衬底层上并覆盖所述第一直线凹槽和所述第二直线凹槽的柔性按压层、多个分别沿所述第一直线凹槽发射第一预定光束的第一光发射器、多个分别用于接收所述第一光发射器发出光束的第一光接收器、多个分别朝所述第二直线凹槽内发射第二预定光束的第二光发射器，以及多个分别用于接收所述第二光发射器发出光束的第二光接收器；各所述第一直线凹槽分别与多个所述第二直线凹槽交汇形成交汇空间的阵列；多个所述第一直线凹槽、多个所述第一光发射器，以及多个所述第一光接收器分别一一对应；多个所述第二直线凹槽、多个所述第二光发射器，以及多个所述第二光接收器分别一一对应；

各所述交汇空间内分别设置有弹性透光组件；当所述柔性按压层在外力作用下朝所述柔性衬底层按压所述弹性透光组件时，经过所述弹性透光组件的第一预定光束发生会聚，经过所述弹性透光组件的第二预定光束发生会聚。

进一步地，所述弹性透光组件包括：具有容置腔的箱体、封盖、弹性膜、第一透光膜、第二透光膜、第三透光膜，以及第四透光膜；所述箱体上开设有与所述容置腔连通的开口，所述封盖覆盖在所述开口上；所述封盖上开设有与所述容置腔连通的第一通孔，所述箱体上开设有与所述容置腔连通且位于所述第一预定光束上的第二通孔，所述箱体上开设有与所述容置腔连通且位于所述第一预定光束上的第三通孔，所述箱体上开设有与所述容置腔连通且位于所述第二预定光束上的第四通孔，所述箱体上开设有与所述容置腔连通且位于所述第二预定光束上的第五通孔；所述弹性膜覆盖在所述第一通孔上；所述第一透光膜覆盖在所述第二通孔上，所述第二透光膜覆盖在所述第三通孔上，所述第一透光膜为弹性材料制成的一体件；所述第三透光膜覆盖在所述第四通孔上，所述第四透光膜覆盖在所述第五通孔上，所述第三透光膜为弹性材料制成的一体件。