高灵敏度电容式柔性三轴触觉传感器设计与应用

研制了一种电容式柔性三轴触觉传感器,其介电层由Mold Max 25硅胶材料制作而成,并且其表面具有金字塔形微阵列结构。该传感器具备检测三维力的能力,其在X轴(在0~0.8 N内)、Y轴(在0~0.8 N内)和Z轴(在0~0.6 N内)三个方向的力检测灵敏度分别约为56.47%/N、53.45%/N和90.39%/N,加载力和卸载力的响应时间均在60 ms以内,并且三维力检测平均误差为10.4%±5.5%。其高灵敏度主要归因于介电层的金字塔形微结构以及硅胶材料较低的压缩模量。搭建的电容阵列扫描测量系统能够监测阵列中各单元的电容变化并实时检测物体所处的位置。实验结果表明,该电容式柔性三轴触觉传感器在机器人技术以及可穿戴设备领域具有潜在的应用价值。