专利名称：一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触觉传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种仿人型机器人灵巧手指尖用触觉传感器。
背景技术：
触觉传感器的分类方法有多种。如按工作原理分类法、按应用领域分类法、 按结构形式分类法和按制作工艺分类法等。其中按工作原理分类，可分为压 阻式、电容式、压电式、光电式、电磁式、超声传感式和电阻应变式等等。在 机器人灵巧手领域，应用的触觉传感器以压阻式和光电式居多。其中光电式触 觉传感器无法制作成具有整体柔顺性的触觉传感器；压阻式柔顺性触觉传感器
大多数都是仅仅具有柔顺的外表，而缺乏整体柔顺性。而具有整体柔顺性的压 阻式触觉传感器，往往因成本很高和耐冲击性差等原因，限制了其在应用领域 的推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触觉传感器， 以解决在机器人灵巧手领域中，采用光电式触觉传感器无法制作成具有整体柔
顺性的触觉传感器；而压阻式触觉传感器不是缺乏整体柔顺性，就是成本高、 耐冲击性差的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是本发明所述触觉传感器从
上至下依次由柔顺性保护层、柔顺性压阻敏感层和柔顺性衬底层组成，所述柔 顺性压阻敏感层由粘接胶和压敏导电橡胶体组成，所述柔顺性衬底层由衬底、 多个电极对和信号输入输出接头组成，所述信号输入输出接头由补强层和十三 个电压输入输出管脚组成，所述十三个电压输入输出管脚由五个电压输出管脚 和八个电压输入管脚组成，所述柔顺性保护层与柔顺性压阻敏感层粘接，触觉 传感器从顶端至底端依次划分为四个区域，所述四个区域分别是信号引出区 域、圆柱曲面拟合区域、椭球曲面拟合区域和圆锥曲面拟合区域，所述圆柱曲 面拟合区域的水平截面形状为半圆削顶形，所述椭球曲面拟合区域的水平截面 形状由位于其中间的梯形区域和位于梯形区域左侧和右侧的两个曲面区域三 部分构成，所述曲面区域由第一圆弧线、第二圆弧线、竖直线、第一斜线和第二斜线围成，所述第一圆弧线与梯形区域相邻，所述竖直线的两端分别与第一
圆弧线的底端和梯形区域的底端连接，所述第一圆弧线的顶端通过第一斜线、 第二斜线与第二圆弧线的顶端连接，第一圆弧线和第二圆弧线为向梯形区域方
向凸出的非同心、非等径圆弧线，所述圆锥曲面拟合区域的水平截面形状为长 方形，所述补强层粘接在衬底的上表面上且位于信号引出区域的顶端，衬底的 上表面上刻有多个电极对，且多个电极对分别位于圆柱曲面拟合区域、椭球曲 面拟合区域和圆锥曲面拟合区域内，衬底的下表面的顶端由右至左依次排列刻
有五个电压输出管脚和八个电压输入管脚，每个电极对由E型电压输出电极和
n型电压输入电极组成，所述E型电压输出电极的开口方向朝下，所述n型电 压输入电极的开口方向朝上，多个E型电压输出电极分成五个组，多个n型电 压输入电极分成八个组，每个E型电压输出电极组内的各E型电压输出电极 并联后与相对应的电压输出管脚连接，每个n型电压输入电极组内的各n型电 压输入电极并联后与相对应的电压输入管脚连接，衬底的上表面上设置有压敏 导电橡胶体，所述压敏导电橡胶体由十块组成，即在圆柱曲面拟合区域内的电 极对上放置两块压敏导电橡胶体；在梯形区域内的电极对上放置一块压敏导电
橡胶体；在每个曲面区域内的电极对上放置一块压敏导电橡胶体；在圆锥曲面 拟合区域内的电极对上放置五块压敏导电橡胶体，放置在梯形区域内的压敏导 电橡胶体与放置在圆锥曲面拟合区域内中间位置的压敏导电橡胶体制成一体， 每块压敏导电橡胶体的侧面涂抹粘接胶，柔顺性压阻敏感层通过涂抹在每块压 敏导电橡胶体下边缘上的粘接胶与柔顺性衬底层粘接。
本发明具有以下有益效果 一、本发明的触觉传感器具有整体的柔顺性， 可以很好地贴敷在仿人形灵巧手的指尖的三维仿人形曲面上，二、本发明由于 仅有三层柔性层，保证了整体的柔顺性，实现了结构简单化和低成本化。 三、本发明的触觉传感器通过特殊的形状设计将其分为三个区域，可以很好地 拟合仿人形灵巧手的指尖的三维仿人形曲面；四、由于敏感材料采用的是压敏 导电橡胶材料，因此，本发明的触觉传感器同时具有很好的整体柔顺性和抗冲 击性能；五、本发明的触觉传感器的电极采用分组并联引线的形式，有效降低 了触觉传感器的外接管脚数量；六、本发明的触觉传感器采用电极对单侧(即 电极对布置在衬底的同一表面上)布置的形式，避免了电极在触觉传感器正常 应用时因反复变形损坏而降低触觉传感器的使用寿命；七、本发明的触觉传感器结构简单、易于制作，有效降低了传感器的加工成本。
图1是本发明的整体结构俯视图(去掉柔顺性保护层1和柔顺性压阻敏感
层2)，图2是图1的仰视图，图3是本发明的整体结构俯视图(去掉柔顺性 保护层l)，图4是图3的主视图，图5是本发明的整体结构主剖视图(为表 示方便，只画出了一个压敏导电橡胶体16)，图6是电极对的俯视图，图7是 本发明的整体结构分解图。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1 图7说明，本实施方式所述触觉传感器从上
至下依次由柔顺性保护层l、柔顺性压阻敏感层2和柔顺性衬底层3组成，所 述柔顺性压阻敏感层2由粘接胶15和压敏导电橡胶体16组成，所述柔顺性衬 底层3由衬底17、多个电极对18 (栅形)和信号输入输出接头组成，所述信 号输入输出接头由补强层20和十三个电压输入输出管脚组成，所述十三个电 压输入输出管脚由五个电压输出管脚21和八个电压输入管脚22组成，所述柔 顺性保护层1与柔顺性压阻敏感层2粘接，触觉传感器从顶端至底端依次划分 为四个区域，所述四个区域分别是信号引出区域4、圆柱曲面拟合区域5、椭 球曲面拟合区域6和圆锥曲面拟合区域7 (上述三个拟合区域与仿人型机器人 灵巧手指尖的相应区域拟合)，所述圆柱曲面拟合区域5的水平截面形状为半 圆削顶形，所述椭球曲面拟合区域6的水平截面形状由位于其中间的梯形区域 8和位于梯形区域8左侧和右侧的两个曲面区域14三部分构成，所述曲面区 域14由第一圆弧线9、第二圆弧线IO、 fe直线ll、第一斜线12和第二斜线 13围成，所述第一圆弧线9与梯形区域8相邻，所述竖直线11的两端分别与 第一圆弧线9的底端和梯形区域8的底端连接，所述第一圆弧线9的顶端通过 第一斜线12、第二斜线13与第二圆弧线10的顶端连接，第一圆弧线9和第 二圆弧线10为向梯形区域8方向凸出的,同心、非等径圆弧线，所述圆锥曲 面拟合区域7的水平截面形状为长方形，k述补强层20粘接在衬底17的上表 面上且位于信号引出区域4的顶端，衬底17的上表面上刻有多个电极对18， 且多个电极对18分别位于圆柱曲面拟合区域5、椭球曲面拟合区域6和圆锥 曲面拟合区域7内，衬底17的下表面的顶端由右至左依次排列刻有五个电压 输出管脚21和八个电压输入管脚22，每,个电极对18由E型电压输出电极23和n型电压输入电极24组成，所述E型电压输出电极23的开口方向朝下，所 述n型电压输入电极24的开口方向朝上，多个E型电压输出电极23分成五个 组，多个n型电压输入电极24分成八个组，每个E型电压输出电极组内的各
E型电压输出电极23并联后与相对应的电压输出管脚连接，每个n型电压输
入电极组内的各n型电压输入电极24并联后与相对应的电压输入管脚连接， 衬底17的上表面上设置有压敏导电橡胶体16，所述压敏导电橡胶体16由十 块组成，即在圆柱曲面拟合区域5内的电极对18上放置两块压敏导电橡胶体 16;在梯形区域8内的电极对18上放置一块压敏导电橡胶体16;在每个曲面 区域14内的电极对18上放置一块压敏导电橡胶体16;在圆锥曲面拟合区域7 内的电极对18上放置五块压敏导电橡胶体16，放置在梯形区域8内的压敏导 电橡胶体16与放置在圆锥曲面拟合区域7内中间位置的压敏导电橡胶体16 制成一体，每块压敏导电橡胶体16的侧面涂抹粘接胶15形成四周封闭的绝缘 网络，以消除不同敏感单元敏感材料间的4干扰，柔顺性压阻敏感层2通过涂抹 在每块压敏导电橡胶体16下边缘上的粘i胶15与柔顺性衬底层3粘接，触觉 传感器的的最小厚度为0.7mm，压敏导电橡胶体16的上下通过柔顺性保护层 1和衬底17实现了压敏导电橡胶体16的全封闭式封装，电极对为栅形结构， 可以有效地提高触觉感知面的面积，电极对的整体外形尺寸为2.1 mm x 2.1 mm (即长x宽)。 ，
具体实施方式
二结合图1~图7说明，本实施方式所述电极对18的数量 为三十六个，所述圆锥曲面拟合区域7内的柔顺性衬底层3的上表面上刻蚀有 二十个电极对18;所述梯形区域8内的柔顺性衬底层3的上表面上刻蚀有四 个电极对18;每个曲面区域14内的柔顺性衬底层3的上表面上刻蚀有三个电 极对18;所述圆柱曲面拟合区域5内的柔顺性衬底层3的上表面上刻蚀有六 个电极对18;所述圆锥曲面拟合区域7内的二十个电极对18按照四行五列排 列，行数序号按照由圆锥曲面拟合区域7的顶端至底端方向逐渐递增的顺序排 列，分别为第一行、第二行、第三行和第四行；列数序号按照由圆锥曲面拟合 区域7的左端至右端方向逐渐递增的顺序排列，分别为第一列、第二列、第三 列、第四列和第五列；位于圆锥曲面拟合区域7内的第一行第一列的电极对 18由第一 E型电压输出电极25和第一n型电压输入电极26组成，位于圆锥 曲面拟合区域7内的第一行第二列的电极对18由第二 E型电压输出电极27和第二n型电压输入电极28组成，位于圆锥曲面拟合区域7内的第一行第三 列的电极对18由第三E型电压输出电极29和第三n型电压输入电极30组成， 位于圆锥曲面拟合区域7内的第一行第四列的电极对18由第四E型电压输出 电极31和第四n型电压输入电极32组成，位于圆锥曲面拟合区域7内的第一 行第五列的电极对18由第五E型电压输出电极33和第五n型电压输入电极 34组成；位于圆锥曲面拟合区域7内的第二行第一列的电极对18由第六E型 电压输出电极35和第六n型电压输入电极36组成，位于圆锥曲面拟合区域7 内的第二行第二列的电极对18由第七E型电压输出电极37和第七H型电压输 入电极38组成，位于圆锥曲面拟合区域7内的第二行第三列的电极对18由第 八E型电压输出电极39和第八n型电压输入电极40组成，位于圆锥曲面拟合 区域7内的第二行第四列的电极对18由第九E型电压输出电极41和第九n型 电压输入电极42组成，位于圆锥曲面拟合区域7内的第二行第五列的电极对 18由第十E型电压输出电极43和第十n型电压输入电极44组成；位于圆锥 曲面拟合区域7内的第三行第一列的电极对18由第十一E型电压输出电极45 和第十一n型电压输入电极46组成，位于圆锥曲面拟合区域7内的第三行第 二列的电极对18由第十二 E型电压输出电极47和第十二n型电压输入电极 48组成，位于圆锥曲面拟合区域7内的第三行第三列的电极对18由第十三E 型电压输出电极49和第十三n型电压输入电极50组成，位于圆锥曲面拟合区 域7内的第三行第四列的电极对18由第十四E型电压输出电极51和第十四n 型电压输入电极52组成，位于圆锥曲面拟合区域7内的第三行第五列的电极 对18由第十五E型电压输出电极53和第十五n型电压输入电极54组成；位 于圆锥曲面拟合区域7内的第四行第一列的电极对18由第十六E型电压输出 电极55和第十六n型电压输入电极56组成，位于圆锥曲面拟合区域7内的第 四行第二列的电极对18由第十七E型电压输出电极57和第十七n型电压输入 电极58组成，位于圆锥曲面拟合区域7内的第四行第三列的电极对18由第十 八E型电压输出电极59和第十八n型电压输入电极60组成，位于圆锥曲面拟 合区域7内的第四行第四列的电极对18由第十九E型电压输出电极61和第十 九n型电压输入电极62组成，位于圆锥曲面拟合区域7内的第四行第五列的 电极对18由第二十E型电压输出电极63和第二十n型电压输入电极64组成； 所述梯形区域8内的四个电极对18按照由顶端至底端方向成一列排列，梯形 区域8内的四个电极对18分别是第二十一电极对、第二十二电极对、第二十 三电极对和第二十四电极对,所述第二十一电极对由第二十一E型电压输出电极65和第二十一n型电压输入电极66组成，所述第二十二电极对由第二十二 e型电压输出电极67和第二十二n型电压输入电极68组成，所述第二十三电 极对由第二十三e型电压输出电极69和第二十三n型电压输入电极70组成，
所述第二十四电极对由第二十四e型电压输出电极7i和第二十四n型电压输
入电极72组成；位于梯形区域8左侧的曲面区域14内的三个电极对18按照 由顶端至底端方向排列，分别是第二十五电极对、第二十六电极对和第二十七
电极对，所述第二十五电极对由第二十五e型电压输出电极73和第二十五n
型电压输入电极74组成，所述第二十六电极对由第二十六e型电压输出电极 75和第二十六n型电压输入电极76组成，所述第二十七电极对由第二十七e 型电压输出电极77和第二十七n型电压输入电极78组成，位于梯形区域8右 侧的曲面区域14内的三个电极对18按照由顶端至底端方向排列，分别是第二 十八电极对、第二十九电极对和第三十电极对，所述第二十八电极对由第二十 八e型电压输出电极79和第二十八n型电压输入电极80组成，所述第二十九 电极对由第二十九e型电压输出电极81和第二十九n型电压输入电极82组
成，所述第三十电极对由第三十e型电压输出电极83和第三十n型电压输入
电极84组成，所述圆柱曲面拟合区域5内的六个电极对18中的四个位于圆柱 曲面拟合区域5内的中部并按照二行二列排列，行数序号按照由圆柱曲面拟合 区域5的顶端至底端方向逐渐递增的顺序排列，分别为第一行和第二行；列数 序号按照由圆柱曲面拟合区域5的左端至右端方向逐渐递增的顺序排列，分别 为第一列和第二列；位于圆柱曲面拟合区域5内的第一行第一列的电极对18 为第三十一电极对，位于圆柱曲面拟合区域5内的第一行第二列的电极对18 为第三十二电极对，位于圆柱曲面拟合区域5内的第二行第一列的电极对18 为第三十三电极对，位于圆柱曲面拟合区域5内的第二行第二列的电极对18 为第三十四电极对，所述第三十一电极对由第三十一 e型电压输出电极85和 第三十一n型电压输入电极86组成，所述第三十二电极对由第三十二 e型电 压输出电极87和第三十二n型电压输入电极88组成，所述第三十三电极对由
第三十三e型电压输出电极89和第三十三n型电压输入电极卯组成，所述第 三十四电极对由第三十四e型电压输出电极9i和第三十四n型电压输入电极
92组成，所述圆柱曲面拟合区域5内的六个电极对18中的剩余两个分别位于 第三十三电极对的左侧和第三十四电极对的右侧，位于第三十三电极对左侧的 电极对18为第三十五电极对，位于第三十四电极对右侧的电极对18为第三十 六电极对，所述第三十五电极对由第三十五e型电压输出电极93和第三十五n型电压输入电极94组成，所述第三十六电极对由第三十六E型电压输出电 极95和第三十六n型电压输入电极96组成，所述五个电压输出管脚21分别 是第一电压输出管脚97、第二电压输出管脚98、第三电压输出管脚99、第四 电压输出管脚100和第五电压输出管脚101;所述八个电压输入管脚22分别 是第一电压输入管脚102、第二电压输入管脚103、第三电压输入管脚104、 第四电压输入管脚105、第五电压输入管脚106、第六电压输入管脚107、第 七电压输入管脚108和第八电压输入管脚109，所述五个E型电压输出电极组 分别是第一E型电压输出电极组、第二E型电压输出电极组、第三E型电压 输出电极组、第四E型电压输出电极组和第五E型电压输出电极组，所述八
个n型电压输入电极组分别是第一n型电压输入电极组、第二ri型电压输入电 极组、第三电n型压输入电极组、第四n型电压输入电极组、第五n型电压输 入电极组、第六n型电压输入电极组、第七n型电压输入电极组和第八n型电
压输入电极组，所述第一 E型电压输出电极组由七个E型电压输出电极23构 成，分别是第二十E型电压输出电极63、第十五E型电压输出电极53、第 十E型电压输出电极43、第五E型电压输出电极33、第三十E型电压输出电 极83、第二十九E型电压输出电极81和第二十八E型电压输出电极79;所 述第二E型电压输出电极组由六个E型电压输出电极构成，分别是第三十 一E型电压输出电极85、第十九E型电压输出电极61、第十四E型电压输出 电极51、第九E型电压输出电极41、第四E型电压输出电极31和第三十二 E 型电压输出电极87;所述第三E型电压输出电极组由八个E型电压输出电极 构成，分别是第二十一E型电压输出电极65、第二十二E型电压输出电极 67、第二十三E型电压输出电极69、第二十四E型电压输出电极71、第三E 型电压输出电极29、第八E型电压输出电极39、第十三E型电压输出电极49 和第十八E型电压输出电极59;所述第四E型电压输出电极组由八个E型电 压输出电极构成，分别是第三十五E型电压输出电极93、第三十二E型电 压输出电极87、第三十四E型电压输出电极91、第三十六E型电压输出电极 95、第二E型电压输出电极27、第七E型电压输出电极37、第十二E型电压 输出电极47和第十七E型电压输出电极57;所述第五E型电压输出电极组由 七个E型电压输出电极构成，分别是第二十五E型电压输出电极73、第二 十六E型电压输出电极75、第二十七E型电压输出电极77、第一E型电压输 出电极25、第六E型电压输出电极35、第i^一E型电压输出电极45和第十
六e型电压输出电极55;所述第一n型电压输入电极组由两个n型电压输入电极构成，分别是第二h^—n型电压输入电极66和第三十六n型电压输入电 极96;所述第二n型电压输入电极组由四个n型电压输入电极构成，分别是 第二十二n型电压输入电极68、第二十七n型电压输入电极78、第三十n型电 压输入电极84和第三十四n型电压输入电极92;所述第三n型电压输入电极 组由五个n型电压输入电极构成，分别是第三十三n型电压输入电极90、第 二十三n型电压输入电极70、第二十六n型电压输入电极76、第二十九n型电 压输入电极82和第三十二n型电压输入电极88;所述第四n型电压输入电极 组由五个n型电压输入电极构成，分别是第三十一n型电压输入电极86、第 三十五n型电压输入电极94、第二十四n型电压输入电极72、第二十五n型电 压输入电极74和第二十八n型电压输入电极so;所述第五n型电压输入电极 组由五个n型电压输入电极构成，分别是第二n型电压输入电极28、第一n
型电压输入电极26、第五n型电压输入电极34、第四n型电压输入电极32和
第三n型电压输入电极30;所述第六n型电压输入电极组由五个n型电压输入 电极构成，分别是第七n型电压输入电极38、第六n型电压输入电极36、 第八n型电压输入电极40、第九n型电压输入电极42和第十n型电压输入电 极44;所述第七n型电压输入电极组由五个n型电压输入电极构成，分别是 第十二n型电压输入电极48、第十一n型电压输入电极46、第十三n型电压输
入电极50、第十四n型电压输入电极52和第十五n型电压输入电极54;所述
第八n型电压输入电极组由五个n型电压输入电极构成，分别是第十六n型
电压输入电极56、第十七n型电压输入电极58、第十八n型电压输入电极60、 第十九n型电压输入电极62和第二十n型电压输入电极64;第一 E型电压输 出电极组的七个E型电压输出电极23并联后与第一电压输出管脚97连接，第 二 E型电压输出电极组的六个E型电压输出电极23并联后与第二电压输出管 脚98连接，第三E型电压输出电极组的八个E型电压输出电极23并联后与 第三电压输出管脚99连接，第四E型电压输出电极组由八个E型电压输出电 极23并联后与第四电压输出管脚100连接，第五E型电压输出电极组的七个 E型电压输出电极23并联后与第五电压输出管脚101连接，第一n型电压输 入电极组的两个n型电压输入电极24并联后与第一电压输入管脚102连接，
第二n型电压输入电极组的四个n型电压输入电极24并联后与第二电压输入 管脚103连接，第三n型电压输入电极组的五个n型电压输入电极24并联后 与第三电压输入管脚104连接，第四n型电压输入电极组的五个n型电压输入
电极24并联后与第四电压输入管脚105连接，第五n型电压输入电极组的五个n型电压输入电极24并联后与第五电压输入管脚106连接，第六n型电压
输入电极组的五个n型电压输入电极24并联后与第六电压输入管脚107连接，
第七n型电压输入电极组的五个n型电压输入电极24并联后与第七电压输入 管脚io8连接，第八n型电压输入电极组的五个n型电压输入电极24并联后
与第八电压输入管脚109连接。信号输入输出接头的十三个管脚通过分组并联
引线的形式与三十六个电极对相连接，可有效地降低引线的数量。其它与具体 实施方式一相同。
具体实施方式
三结合图5说明，本实施方式所述柔顺性保护层1的材料
是绝缘硅橡胶薄膜或室温硫化的绝缘硅橡胶，不仅可以保护敏感层，而且可以 增大表面的摩擦系数。其它与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四结合图5说明，本实施方式所述柔顺性压阻敏感层2 的粘接胶15为室温硫化的绝缘硅橡胶。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五结合图说明，本实施方式的电极对18的表面镀金，可 以有效防止氧化。其它与具体实施方式
J相同。
具体实施方式
六结合图5说明，本实施方式所述衬底17的材料为柔性 的PI基材(聚酰亚胺)。其它与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
七本实施方式所述十三个电压输入输出管脚的表面镀金，
可以有效防止氧化。其它与具体实施方式
五相同。
触觉感知机理当压敏导电橡胶体16受压变形时，其表面电阻减小，从 而导致E型电压输出电极23和n型电压输入电极24之间的导通电阻减小。然 后由检测电路通过信号输入输出接头的十三个管脚对三十六个电极对进行循 环扫描检.测，完成触觉感知。
权利要求
1、一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触觉传感器，其特征在于所述触觉传感器从上至下依次由柔顺性保护层(1)、柔顺性压阻敏感层(2)和柔顺性衬底层(3)组成，所述柔顺性压阻敏感层(2)由粘接胶(15)和压敏导电橡胶体(16)组成，所述柔顺性衬底层(3)由衬底(17)、多个电极对(18)和信号输入输出接头组成，所述信号输入输出接头由补强层(20)和十三个电压输入输出管脚组成，所述十三个电压输入输出管脚由五个电压输出管脚(21)和八个电压输入管脚(22)组成，所述柔顺性保护层(1)与柔顺性压阻敏感层(2)粘接，触觉传感器从顶端至底端依次划分为四个区域，所述四个区域分别是信号引出区域(4)、圆柱曲面拟合区域(5)、椭球曲面拟合区域(6)和圆锥曲面拟合区域(7)，所述圆柱曲面拟合区域(5)的水平截面形状为半圆削顶形，所述椭球曲面拟合区域(6)的水平截面形状由位于其中间的梯形区域(8)和位于梯形区域(8)左侧和右侧的两个曲面区域(14)三部分构成，所述曲面区域(14)由第一圆弧线(9)、第二圆弧线(10)、竖直线(10)、第一斜线(12)和第二斜线(13)围成，所述第一圆弧线(9)与梯形区域(8)相邻，所述竖直线(10)的两端分别与第一圆弧线(9)的底端和梯形区域(8)的底端连接，所述第一圆弧线(9)的顶端通过第一斜线(12)、第二斜线(13)与第二圆弧线(10)的顶端连接，第一圆弧线(9)和第二圆弧线(10)为向梯形区域(8)方向凸出的非同心、非等径圆弧线，所述圆锥曲面拟合区域(7)的水平截面形状为长方形，所述补强层(20)粘接在衬底(17)的上表面上且位于信号引出区域(4)的顶端，衬底(17)的上表面上刻有多个电极对(18)，且多个电极对(18)分别位于圆柱曲面拟合区域(5)、椭球曲面拟合区域(6)和圆锥曲面拟合区域(7)内，衬底(17)的下表面的顶端由右至左依次排列刻有五个电压输出管脚(21)和八个电压输入管脚(22)，每个电极对(18)由E型电压输出电极(23)和∏型电压输入电极(24)组成，所述E型电压输出电极(23)的开口方向朝下，所述∏型电压输入电极(24)的开口方向朝上，多个E型电压输出电极(23)分成五个组，多个∏型电压输入电极(24)分成八个组，每个E型电压输出电极组内的各E型电压输出电极(23)并联后与相对应的电压输出管脚连接，每个∏型电压输入电极组内的各∏型电压输入电极(24)并联后与相对应的电压输入管脚连接，衬底(17)的上表面上设置有压敏导电橡胶体(16)，所述压敏导电橡胶体(16)由十块组成，即在圆柱曲面拟合区域(5)内的电极对(18)上放置两块压敏导电橡胶体(16)；在梯形区域(8)内的电极对(18)上放置一块压敏导电橡胶体(16)；在每个曲面区域(14)内的电极对(18)上放置一块压敏导电橡胶体(16)；在圆锥曲面拟合区域(7)内的电极对(18)上放置五块压敏导电橡胶体(16)，放置在梯形区域(8)内的压敏导电橡胶体(16)与放置在圆锥曲面拟合区域(7)内中间位置的压敏导电橡胶体(16)制成一体，每块压敏导电橡胶体(16)的侧面涂抹粘接胶(15)，柔顺性压阻敏感层(2)通过涂抹在每块压敏导电橡胶体(16)下边缘上的粘接胶(15)与柔顺性衬底层(3)粘接。
2、根据权利要求1所述一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触觉传感 器，其特征在于电极对(18)的数量为三十六个，所述圆锥曲面拟合区域 (7)内的柔顺性衬底层(3)的上表面上刻蚀有二十个电极对(18);所述梯 形区域(8)内的柔顺性衬底层(3)的上表面上刻蚀有四个电极对(18);每 个曲面区域(14)内的柔顺性衬底层(3 )的上表面上刻蚀有三个电极对(18); 所述圆柱曲面拟合区域(5)内的柔顺性衬底层(3)的上表面上刻蚀有六个 电极对(18);所述圆锥曲面拟合区域(7)内的二十个电极对(18)按照四 行五列排列，行数序号按照由圆锥曲面拟合区域(7)的顶端至底端方向逐渐 递增的顺序排列，分别为第一行、第二行、第三行和第四行；列数序号按照 由圆锥曲面拟合区域(7)的左端至右端方向逐渐递增的顺序排列，分别为第 一列、第二列、第三列、第四列和第五列；位于圆锥曲面拟合区域(7)内的 第一行第一列的电极对(18)由第一E型电压输出电极(25)和第一n型电 压输入电极(26)组成，位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第一行第二列的电 极对(18)由第二E型电压输出电极(27)和第二n型电压输入电极(28) 组成，位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第一行第三列的电极对(18)由第三 E型电压输出电极(29)和第三n型电压输入电极(30)组成，位于圆锥曲 面拟合区域(7)内的第一行第四列的电极对(18)由第四E型电压输出电 极(31)和第四n型电压输入电极(32)组成，位于圆锥曲面拟合区域(7) 内的第一行第五列的电极对(18)由第五E型电压输出电极(33)和第五n 型电压输入电极(34)组成；位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第二行第一列 的电极对(18)由第六E型电压输出电极(35)和第六n型电压输入电极(36)组成，位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第二行第二列的电极对(18)由第七 E型电压输出电极(37)和第七n型电压输入电极(38)组成，位于圆锥曲 面拟合区域(7)内的第二行第三列的电极对(18)由第八E型电压输出电 极(39)和第八n型电压输入电极(40)组成，位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第二行第四列的电极对(is)由第九E型电压输出电极(41)和第九ri型电压输入电极(42)组成，位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第二行第五列 的电极对(18)由第十E型电压输出电极(43)和第十n型电压输入电极(44) 组成；位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第三行第一列的电极对(18)由第十 一E型电压输出电极(45)和第十一n型电压输入电极(46)组成，位于圆 锥曲面拟合区域(7)内的第三行第二列的电极对(18)由第十二 E型电压 输出电极(47)和第十二n型电压输入电极(48)组成，位于圆锥曲面拟合 区域(7)内的第三行第三列的电极对(18)由第十三E型电压输出电极(49) 和第十三n型电压输入电极(50)组成，位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第三行第四列的电极对(is)由第十四E型电压输出电极(51)和第十四n型电压输入电极(52)组成，位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第三行第五列的 电极对(18)由第十五E型电压输出电极(53)和第十五n型电压输入电极(54)组成；位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第四行第一列的电极对(18) 由第十六E型电压输出电极(55)和第十六n型电压输入电极(56)组成， 位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第四行第二列的电极对(18)由第十七E 型电压输出电极(57)和第十七n型电ffi输入电极(58)组成，位于圆锥曲 面拟合区域(7)内的第四行第三列的电极对(18)由第十八E型电压输出 电极(59)和第十八n型电压输入电极(60)组成，位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第四行第四列的电极对(18)由第十九E型电压输出电极(61) 和第十九n型电压输入电极(62)组成，位于圆锥曲面拟合区域(7)内的第 四行第五列的电极对(18)由第二十E型电压输出电极(63)和第二十EI型 电压输入电极(64)组成；所述梯形区域(8)内的四个电极对(18)按照由 顶端至底端方向成一列排列，梯形区域(8)内的四个电极对(18)分别是第 二十一电极对、第二十二电极对、第二十三电极对和第二十四电极对，所述第二十一电极对由第二十一E型电压输出电极(65)和第二十一n型电压输入电极(66)组成，所述第二十二电极对由第二十二E型电压输出电极(67) 和第二十二n型电压输入电极(68)组成，所述第二十三电极对由第二十三 E型电压输出电极(69)和第二十三n型电压输入电极(70)组成，所述第二十四电极对由第二十四E型电压输出电极(7i)和第二十四n型电压输入电极(72)组成；位于梯形区域(8)左侧的曲面区域(14)内的三个电极对 (18)按照由顶端至底端方向排列，分别是第二十五电极对、第二十六电极对和第二十七电极对，所述第二十五电极对由第二十五E型电压输出电极 (73)和第二十五n型电压输入电极(74)组成，所述第二十六电极对由第二十六E型电压输出电极(75)和第二十六n型电压输入电极(76)组成，所述第二十七电极对由第二十七E型电庄输出电极(77)和第二十七n型电压输入电极(78)组成，位于梯形区域(8)右侧的曲面区域(14)内的三个 电极对(18)按照由顶端至底端方向排列，分别是第二十八电极对、第二十 九电极对和第三十电极对，所述第二十八电极对由第二十八E型电压输出电 极(79)和第二十八n型电压输入电极(80)组成，所述第二十九电极对由 第二十九E型电压输出电极(81)和第」'十九n型电压输入电极(82)组成，所述第三十电极对由第三十E型电压输出电极(83)和第三十n型电压输入电极(84)组成，所述圆柱曲面拟合区域(5)内的六个电极对(18)中的四 个位于圆柱曲面拟合区域(5)内的中部并按照二行二列排列，行数序号按照 由圆柱曲面拟合区域(5)的顶端至底端方向逐渐递增的顺序排列，分别为第 一行和第二行；列数序号按照由圆柱曲面拟合区域(5)的左端至右端方向逐 渐递增的顺序排列，分别为第一列和第二列；位于圆柱曲面拟合区域(5)内 的第一行第一列的电极对(18)为第三十一电极对，位于圆柱曲面拟合区域 (5)内的第一行第二列的电极对(18)为第三十二电极对，位于圆柱曲面拟 合区域(5)内的第二行第一列的电极对(18)为第三十三电极对，位于圆柱 曲面拟合区域(50)内的第二行第二列的电极对(18)为第三十四电极对，所述第三十一电极对由第三十一E型电压输出电极(85)和第三十一n型电压输入电极(86)组成，所述第三十二电极对由第三十二E型电压输出电极 (87)和第三十二n型电压输入电极(88)组成，所述第三十三电极对由第 三十三E型电压输出电极(89)和第三十三n型电压输入电极(90)组成，所述第三十四电极对由第三十四E型电压输出电极(91)和第三十四n型电压输入电极(92)组成，所述圆柱曲面拟合区域(5)内的六个电极对(18) 中的剩余两个分别位于第三十三电极对的左侧和第三十四电极对的右侧，位 于第三十三电极对左侧的电极对(18)为第三十五电极对，位于第三十四电 极对右侧的电极对(18)为第三十六电极对，所述第三十五电极对由第三十 五E型电压输出电极(93)和第三十五n型电压输入电极(94)组成，所述第三十六电极对由第三十六e型电压输出电极(95)和第三十六n型电压输入电极(96)组成，所述五个电压输出管脚(21)分别是第一电压输出管脚 (97)、第二电压输出管脚(98)、第三电压输出管脚(99)、第四电压输出管 脚(100)和第五电压输出管脚(101);所述八个电压输入管脚(22)分别是 第一电压输入管脚(102)、第二电压输入管脚(103)、第三电压输入管脚(104)、 第四电压输入管脚(105)、第五电压输入管脚(106)、第六电压输入管脚(107)、 第七电压输入管脚(108)和第八电压输入管脚(109)，所述五个e型电压 输出电极组分别是第一e型电压输出电极组、第二e型电压输出电极组、第 三e型电压输出电极组、第四e型电压输出电极组和第五e型电压输出电极组，所述八个n型电压输入电极组分别是第一n型电压输入电极组、第二n 型电压输入电极组、第三电n型压输入电极组、第四n型电压输入电极组、 第五n型电压输入电极组、第六n型电压输入电极组、第七n型电压输入电极 组和第八n型电压输入电极组，所述第一 e型电压输出电极组由七个e型电压输出电极(23)构成，分别是第二十'e型电压输出电极(63)、第十五e 型电压输出电极(53)、第十e型电压输出电极(43)、第五e型电压输出电 极(33)、第三十e型电压输出电极(83)、第二十九e型电压输出电极(81) 和第二十八e型电压输出电极(79);所述第二 e型电压输出电极组由六个e 型电压输出电极构成，分别是第三十一e型电压输出电极(85)、第十九e 型电压输出电极(61)、第十四e型电压输出电极(51)、第九e型电压输出 电极(41)、第四e型电压输出电极(31)和第三十二e型电压输出电极(87); 所述第三e型电压输出电极组由八个e型电压输出电极构成，分别是第二 十一e型电压输出电极(65)、第二十二e型电压输出电极(67)、第二十三 e型电压输出电极(69)、第二十四e型电压输出电极(71)、第三e型电压 输出电极(29)、第八e型电压输出电极(39)、第十三e型电压输出电极(49) 和第十八e型电压输出电极(59);所述第四e型电压输出电极组由八个e 型电压输出电极构成，分别是第三十五e型电压输出电极(93)、第三十 二e型电压输出电极(87)、第三十四e型电压输出电极(91)、第三十六e 型电压输出电极(95)、第二e型电压输出电极(27)、第七e型电压输出电 极(37)、第十二e型电压输出电极(47)'和第十七e型电压输出电极(57); 所述第五e型电压输出电极组由七个e型电压输出电极构成，分别是第二 十五e型电压输出电极(73)、第二十六e型电压输出电极(75)、第二十七 e型电压输出电极(77)、第一e型电压输出电极(25)、第六e型电压输出电极(35)、第十一E型电压输出电极(45)和第十六E型电压输出电极(55);所述第一n型电压输入电极组由两个n型电压输入电极构成，分别是第二 十一n型电压输入电极(66)和第三十六n型电压输入电极(96);所述第二 n型电压输入电极组由四个n型电压输入电极构成，分别是第二十二n型电 压输入电极(68)、第二十七n型电压输入电极(78)、第三十n型电压输入 电极(84)和第三十四n型电压输入电极(92);所述第三n型电压输入电极 组由五个n型电压输入电极构成，分别是第三十三n型电压输入电极(90)、 第二十三n型电压输入电极(70)、第二十六n型电压输入电极(76)、第二 十九n型电压输入电极(82)和第三十二n型电压输入电极(88);所述第四 n型电压输入电极组由五个n型电压输入电极构成，分别是第三十一n型电 压输入电极(86)、第三十五n型电压输入电极(94)、第二十四n型电压输 入电极(72)、第二十五n型电压输入电极(74)和第二十八n型电压输入电 极(so);所述第五n型电压输入电极组由五个n型电压输入电极构成，分别 是第二n型电压输入电极(28)、第一n型电压输入电极(26)、第五n型电压输入电极(34)、第四n型电压输入电极(32)和第三n型电压输入电极(30);所述第六n型电压输入电极组由五个n型电压输入电极构成，分别是第七n 型电压输入电极(38)、第六n型电压输入电极(36)、第八n型电压输入电极(40)、第九n型电压输入电极(42)和第十n型电压输入电极(44);所述第七n型电压输入电极组由五个n型电压输入电极构成，分别是第十二ri 型电压输入电极(48)、第十一n型电压输入电极(46)、第十三n型电压输入电极(50)、第十四n型电压输入电极(52)和第十五n型电压输入电极(54);所述第八n型电压输入电极组由五个n型电压输入电极构成，分别是第十 六n型电压输入电极(56)、第十七n型电压输入电极(58)、第十八n型电压 输入电极(60)、第十九n型电压输入电极(62)和第二十n型电压输入电极(64);第一E型电压输出电极组的七个E型电压输出电极(23)并联后与 第一电压输出管脚(97)连接，第二E型电压输出电极组的六个E型电压输 出电极(23)并联后与第二电压输出管脚(98)连接，第三E型电压输出电 极组的八个E型电压输出电极(23)并联后与第三电压输出管脚(99)连接， 第四E型电压输出电极组由八个E型电压输出电极(23)并联后与第四电压 输出管脚(100)连接，第五E型电压输出电极组的七个E型电压输出电极(23)并联后与第五电压输出管脚(ioi)连接，第一n型电压输入电极组的两个n型电压输入电极(24)并联后与第一电压输入管脚(102)连接，第二n型电压输入电极组的四个n型电压输入电极(24)并联后与第二电压输入 管脚(io3)连接，第三n型电压输入电极组的五个n型电压输入电极(24) 并联后与第三电压输入管脚(io4)连接，第四n型电压输入电极组的五个n 型电压输入电极(24)并联后与第四电压输入管脚(105)连接，第五n型电 压输入电极组的五个n型电压输入电极(24)并联后与第五电压输入管脚 (106)连接，第六n型电压输入电极组的五个n型电压输入电极(24)并联 后与第六电压输入管脚(107)连接，第七n型电压输入电极组的五个n型电 压输入电极(24)并联后与第七电压输入管脚(108)连接，第八n型电压输入电极组的五个n型电压输入电极(24)并联后与第八电压输入管脚(109)连接。
3、 根据权利要求1或2所述一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触觉传感器，其特征在于所述柔顺性保护层(1)的材料是绝缘硅橡胶薄膜或室温硫化的绝缘硅橡胶。
4、 根据权利要求1所述的一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触觉传 感器，其特征在于柔顺性压阻敏感层(2)的粘接胶(15)为室温硫化的绝 缘硅橡胶。
5、 根据权利要求1或2所述的一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触 觉传感器，其特征在于电极对(18)的表面镀金。
6、 根据权利要求1或2所述的一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触 觉传感器，其特征在于所述衬底(17)的材料为柔性的PI基材。
7、 根据权利要求5所述的一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触觉传 感器，其特征在于所述十三个电压输入输出管脚的表面镀金。
全文摘要
一种仿人型机器人灵巧手指尖用柔顺性触觉传感器，它涉及一种仿人型机器人灵巧手指尖用触觉传感器。以解决光电式触觉传感器无法制作具有整体柔顺性的触觉传感器；而压阻式触觉传感器不是缺乏整体柔顺性，就是成本高、耐冲击性差问题。柔顺性保护层与柔顺性压阻敏感层粘接，衬底的上、下表面上刻有多个电极对和多个电压输出输入管脚，每个E型电压输出电极组内的各E型电压输出电极并联后与相对应的电压输出管脚连接，每个∏型电压输入电极组内的各∏型电压输入电极并联后与相对应的电压输入管脚连接，衬底的上表面上设置有压敏导电橡胶体，压敏导电橡胶体的侧面涂抹粘接胶并与柔顺性衬底层粘接。本发明具有整体柔顺性和抗冲击性能，且加工成本低。
文档编号G01L1/18GK101576421SQ200910072210
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月8日 优先权日2009年6月8日
发明者宏 刘, 刘伊威, 张元飞 申请人:哈尔滨工业大学