三轴力解耦测量的高灵敏触觉传感器

针对传统的电容式触觉传感器因存在信号耦合测量,导致切向灵敏度远低于法向灵敏度的问题,基于多层电容结构,设计了一种三轴力解耦测量的高灵敏触觉传感器。传感器分为切向和法向测量单元,切向测量单元采用对称分布的差分式指状结构保证切向高灵敏测量,并结合超薄弹性硅胶介质,提高切向介质层有效压缩刚度,以抑制法向信号的耦合干扰;法向测量单元的介质层采用一种弹性稀疏网状微结构,用于法向高灵敏测量,并通过拓展法向接地极消除切向信号的耦合干扰。在对电容结构参数化设计的基础上,完成触觉传感器的制备,并搭建三轴力测试系统进行测试。结果显示,传感器的切向X,Y以及法向的测量灵敏度为0.206 pF/N,0.251 pF/N,0.148 pF/N;切向X-Y以及切向-法向之间的最大静态耦合比分别为7.636%,1.051%。本传感器实现了三轴力的解耦测量及切向、法向相同量级的高灵敏特性。