[发明专利]一种摩擦电式变刚度软体手爪状态监测传感器及其测试方法

权利要求书

1.一种摩擦电式变刚度软体手爪状态监测传感器，其特征在于，所述传感器包括：角度监测单元(2)和刚度监测单元(3)，所述角度监测单元(2)包括上层基底(21)、液态金属电极层(22)和下层基底(23)，所述刚度监测单元(3)包括基底(31)、铝球电极(32)、铝球套(33)和限制层(34)，其中铝球套(33)上开有一个抽气孔(331)，所述上层基底(21)和基底(31)重合。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述角度监测单元(2)的上层基底(21)通过Sil-Poxy硅胶粘合剂连接于软体手爪(1)，所述下层基底(23)是在上层基底(21)基础上浇筑而成，所述液态金属电极层(22)通过注射器注入上层基底(21)与下层基底(23)中间的通道。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述刚度监测单元(3)的基底(31)与铝球套(33)通过Sil-Poxy硅胶粘合剂连接，铝球套(33)与限制层(34)通过Sil-Poxy硅胶粘合剂连接，铝球电极(32)填满基底(31)、铝球套(33)与限制层(34)组成的长方体腔室。

4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述上层基底(21)与下层基底(23)材质均为Dragon skin30，液态金属为液态镓铟锡铋合金。

5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述铝球电极(32)由实心铝球组成，铝球套(33)材质为Dragon skin30，限制层(34)材质为环氧树脂。

6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述液态金属电极层(22)包括8条通道，每条通道平行排列，整体形状为矩形，每一条通道长度为133mm，宽度为1mm，所述液态金属电极层(22)整体长度为136mm，整体宽度为24.5mm。

7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述液态金属电极层(22)两侧末端设有输出端口，为电信号输出导线的布置预留空间，两侧输出端长度为5mm，宽度为4mm。

8.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，随着软体手爪(1)的弯曲，上层基底(21)和下层基底(23)被拉伸，中间的通道变窄，液态金属电极层(22)变细变长，电阻发生变化，且电阻随着弯曲程度的变化而变化。

9.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述刚度监测单元(3)在抽气时长方体腔室的硅胶与铝球电极(32)的铝球接触面积随着抽气气压的变化而变化，铝球电极(32)的电压随着与硅胶接触面积的变化而变化。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的传感器的测试方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤S1：利用静电采集设备记录摩擦电式变刚度软体手爪状态监测传感器产生的电信号，通过信号处理模块将原始正弦信号转化为方波信号提高信号的稳定性并降低检测信号的复杂度；

步骤S2：利用专业相机记录软体手爪(1)的弯曲角度及抽气压强；

步骤S3：根据输出的电信号以及记录的角度和压强，将软体手爪(1)弯曲角度用电阻变化表征，软体手爪(1)刚度用电压变化表征。