1.一种三维力柔性触觉传感器,其特征在于,包括依次设置的第一柔性层、多孔弹性层和第二柔性层,所述第一柔性层上设置有多个第一电极,所述第二柔性层上设置有第二电极,所述第一电极与第二电极皆与所述多孔弹性层紧贴设置。
2.如权利要求1所述的三维力柔性触觉传感器,其特征在于,所述第一柔性层为织物、塑料或高分子薄膜。
3.如权利要求1所述的三维力柔性触觉传感器,其特征在于,所述第一电极具有四个。
4.如权利要求1所述的三维力柔性触觉传感器的制备方法,其特征在于,所述多孔弹性层为Ecoflex或PDMS制备而成。
5.一种三维力柔性触觉传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、在所述第一弹性层上制备多个第一电极,获得第一电极/弹性复合层;在所述第二弹性上制备第二电极,获得第二电极/弹性复合层;
S2、制备多孔弹性体的溶液;
S3、以第二电极/弹性复合层作为基底,在所述第二电极/弹性复合层上浇筑多孔弹性体的溶液,并覆盖第一电极/弹性复合层;
S4、所述第一电极/弹性复合层与第二电极/弹性复合层之间的多孔弹性体的溶液固化成型,获得柔性传感器。
6.如权利要求5所述的三维力柔性触觉传感器的制备方法,其特征在于,所述S1中,在所述第一弹性层上制备多个第一电极,获得第一电极/弹性复合层,包括以下步骤:在第一弹性层的一侧贴附胶层,在所述胶层上刻蚀以获得容纳槽;
在所述容纳槽内填设导电浆液,加热使得导电浆液固化;
去除胶层以获得第一电极/弹性复合层。
7.如权利要求6所述的三维力柔性触觉传感器的制备方法,其特征在于,所述导电浆液为导电银浆或导电聚合物。
8.如权利要求5所述的三维力柔性触觉传感器的制备方法,其特征在于,所述S2中,制备多孔弹性体的溶液,包括以下步骤:将十二烷基硫酸钠和硫酸锂混合到去离子水中,获得混合液;
将所述混合液与高分子聚合物混合,获得多孔弹性体的溶液。
9.如权利要求5所述的三维力柔性触觉传感器的制备方法,其特征在于,还包括模具,所述模具包括第一子模具和第二子模具,所述第一子模具与第二子模具配合形成模腔,所述S3包括:
将模具置于第二电极/弹性复合层上,向所述模具的模腔中填充多孔弹性体的溶液,之后,覆盖第一电极/弹性复合层。
10.一种三维力柔性触觉传感器的解耦方法,基于权利要求3所述的三维力柔性触觉传感器,其特征在于,包括以下步骤:构建传感器受力与电容的关系式:其中, 为第一电极与第二电极之间的初始电容值,ΔCn为对应电容单元的绝对变化量,Fx、Fy、Fz为三维力的分量,n=1,2,3,4;
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检测各个第一电极与第二电极之间的初始电容值C1、C2、C3和C4;
对所述传感器施加三维力F’,三维力F’的分量Fx’、Fy’、Fz’已知,获取第一电极与第二电极组成的电容的绝对变化量ΔC1’、ΔC2’、ΔC3’和ΔC4’;
改变三维力F’的大小和方向,获取m组样本数据,每组所述样本数据包括三维力下的Fx’、Fy’、Fz’和传感器的电容绝对值变化量ΔC1’、ΔC2’、ΔC3’、ΔC4’;
根据最小二乘法,对m组样本数据进行拟合,得到矩阵系数A’,获得更新后的传感器受力与电容关系式:
对传感器施加未知测试力F测,测量传感器的电容绝对值变化量ΔC1测、ΔC2测、ΔC3测和ΔC4测,代入更新后的传感器受力与电容关系式,获得未知测试力F测力的三个分量Fx测、Fy测、Fz测。