机器人及其三维力检测方法、传感器及其制备方法与流程

本发明涉及测量，尤其是涉及柔性电子器件及三维力检测方法、传感器及其制备方法。

背景技术：

1、柔性电子器件比传统刚性电子器件具有更好的柔韧性和延展性，能够更好的满足各种复杂物体表面的传感要求，但是柔性电子器件在灵敏度、动态范围、三维力检测精度方面较刚性传感器还存在一定差距。因此，研究能够满足高灵敏度、宽动态范围且能够实时检测三维力的柔性传感器显得尤为重要。

2、目前，影响柔性电子器件发展的关键因素是柔性材料的研制和微结构的设计，如何通过这两方面的结合实现触觉传感成为待解决的难题。触觉传感在前期的研发中主要侧重于正压力的感知，对于更复杂的受力判断，比如机械手抓取脆性或柔性物体，需要同时控制抓取力的大小和方向确保不发生相对滑动，实现界面正压力和切应力的检测与方向判断，这就依赖于触觉传感器力检测功能的三维化。

3、因此，如何提高触觉传感器的灵敏度，实现对三维化的高精度检测是本发明要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种机器人及其三维力检测方法、传感器及其制备方法，能够提高压阻式柔性三维力触觉传感器的灵敏度，实现对三维化的高精度检测。

2、根据本发明的一方面，至少一个实施例提供了一种机器人，所述机器人内置本发明研发的传感器，还包括：处理器，适于实现各指令；以及存储器，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：本发明研发的三维力的检测方法。

3、根据本发明的另一方面，至少一个实施例还提供了一种计算机可读的非易失性存储介质，存储计算机程序指令，当所述计算机执行所述程序指令时，执行：本发明研发的三维力的检测方法。

4、根据本发明的另一方面，至少一个实施例还提供了一种三维力检测方法，应用于本发明研发的传感器，由机器人的处理器加载并执行，包括：获取至少一条悬臂梁在三维力作用下的至少一个输出信号；构建所述三维力与所述至少一个输出信号的比例系数矩阵关系，并基于比例系数矩阵关系计算出所述三维力的大小。

5、根据本发明的另一方面，至少一个实施例还提供了一种传感器，包括：盖帽，该盖帽包括至少一个微凸起结构和至少一个圆柱结构；敏感芯片，该敏感芯片包括至少一条悬臂梁和至少一个凹槽，所述至少一条悬臂梁与所述至少一个微凸起结构接触，所述至少一个凹槽内部放置所述至少一个圆柱结构。

6、根据本发明的另一方面，至少一个实施例还提供了一种传感器的制备方法，包括：制备盖帽；制备敏感芯片；将所述盖帽与所述敏感芯片进行装配。

7、本发明通过上述方式，传感器的互连电极与基底紧密结合，互连电极与压力敏感单元电学连接用以传输电学信号；传感器的基底上设有悬臂梁，同时压力敏感单元位于悬臂梁根部位置；传感器盖帽通过中间立柱与敏感芯片形成配合结构，紧密结合，同时位于盖帽腔体内部的微凸起结构压在悬臂梁上，两者之间相互接触，在外力作用下微凸起结构会产生位移，从而提高了传感器的灵敏度，进而使得机器人能够基于触觉感测系统准确感测物体的形状和表面特征、并可对外界环境做出准确的判断。

技术特征：

1.一种传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，该盖帽是灌封形成的柔性结构，所述柔性结构为圆形盒状或方形盒状，所述微凸起结构为方柱或圆柱或金字塔形。

3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述至少一个微凸起结构为四个微凸起结构，所述至少一个圆柱结构为一个圆柱结构，该盖帽包括至少一个微凸起结构和至少一个圆柱结构包括：

4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，该敏感芯片还包括：

5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述至少一条悬臂梁为四条悬臂梁，所述至少一个凹槽为一个凹槽，所述至少一个压力敏感单元为四个压力敏感单元，所述至少一个互连电极为四个互连电极，该敏感芯片包括基底、至少一条悬臂梁、至少一个凹槽、至少一个压力敏感单元和至少一个互连电极包括：

6.一种权利要求1-5任一项所述的传感器的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，制备盖帽包括：

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，制备敏感芯片包括：

9.一种三维力检测方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的传感器，其特征在于，包括：

10.一种机器人，所述机器人内置如权利要求1-5任一项所述的传感器，其特征在于，还包括：

技术总结本发明公开了机器人及其三维力检测方法、传感器及其制备方法。该传感器，包括：盖帽，该盖帽包括至少一个微凸起结构和至少一个圆柱结构；敏感芯片，该敏感芯片包括至少一条悬臂梁和至少一个凹槽，所述至少一条悬臂梁与所述至少一个微凸起结构接触，所述至少一个凹槽内部放置所述至少一个圆柱结构。技术研发人员：刘军,罗家栋,钱满满,刘欣,王晓伟,程金晶,彭朱容,郑士瑜,董杨受保护的技术使用者：青岛智腾微电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5