[发明专利]一种柔性力传感器、柔性力/磁场复合传感器及机器人

权利要求书

1.一种柔性力传感器，其特征在于，包括柔性外壳(1)，所述柔性外壳(1)内设有离电压力电容器(2)和柔性绝缘层(3)，所述离电压力电容器(2)的数量为两个，所述柔性绝缘层(3)夹持布置于两个离电压力电容器(2)之间，所述两个离电压力电容器(2)两者构成差分电容，当两个离电压力电容器(2)压力平衡时差分电容输出零电容差值，当两个离电压力电容器(2)压力不平衡时差分电容输出为正值或负值的非零电容差值，且非零电容差值以正值或负值表示压力的方向。

2.根据权利要求1所述的柔性力传感器，其特征在于，所述离电压力电容器(2)包括一对相对布置的柔性衬底(21)，所述柔性衬底(21)内侧均设有柔性电极(22)，且两个柔性电极(22)之间夹持布置有柔性带孔间隔层(23)和离子材料层介质层(24)；位于柔性带孔间隔层(23)两侧的离子材料层介质层(24)与柔性电极(22)两者中，至少其中一方位于朝向两者中另一方的面上设有尖状凸起。

3.根据权利要求2所述的柔性力传感器，其特征在于，所述柔性电极(22)采用的电极材料为Ti₃C₂T_X或CoV₂O₆。

4.根据权利要求1所述的柔性力传感器，其特征在于，所述柔性外壳(1)的底部还设有柔性基底(4)，所述柔性外壳(1)与柔性基底(4)之间相互连接或者为一体式制备。

5.根据权利要求4所述的柔性力传感器，其特征在于，所述柔性基底(4)中设有相互连接的差分电容检测电路(41)和微控制单元(42)，所述两个离电压力电容器(2)的输出端与差分电容检测电路(41)的输入端相连。

6.一种柔性力/磁场复合传感器，其特征在于，包括权利要求4或5所述的柔性力传感器，所述柔性基底(4)中还设有用于实现磁场检测的TMR磁敏感单元(5)。

7.根据权利要求6所述的柔性力/磁场复合传感器，其特征在于，所述TMR磁敏感单元(5)包括顶电极(51)和磁敏感柔性基底(52)，所述磁敏感柔性基底(52)的内部嵌设有TMR磁电阻结构，所述磁敏感柔性基底(52)上设有贯穿的引线孔(53)，所述TMR磁电阻结构通过插设于引线孔(53)中的引线与顶电极(51)电连接。

8.根据权利要求7所述的柔性力/磁场复合传感器，其特征在于，所述TMR磁电阻结构包括依次层叠布置的覆盖层(54)、导电缓冲层(55)、铁磁层(56)、势垒层(57)、反铁磁层(58)以及人工合成反铁磁层(59)，且所述覆盖层(54)通过插设于引线孔(53)中的引线与顶电极(51)电连接。

9.根据权利要求8所述的柔性力/磁场复合传感器，其特征在于，所述柔性基底(4)中还设有磁电阻检测电路(43)，所述TMR磁敏感单元(5)的输出端与磁电阻检测电路(43)的输入端相连，所述磁电阻检测电路(43)的输出端与微控制单元(42)的输入端相连。

10.一种机器人，包括机器人本体和安装在机器人本体上的交互传感器，其特征在于，所述交互传感器为权利要求1～5中任意一项所述的柔性力传感器或者权利要求6～9中任意一项所述的柔性力/磁场复合传感器。