CN112461411A - 基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤 - Google Patents
基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112461411A CN112461411A CN202011177953.7A CN202011177953A CN112461411A CN 112461411 A CN112461411 A CN 112461411A CN 202011177953 A CN202011177953 A CN 202011177953A CN 112461411 A CN112461411 A CN 112461411A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- organic piezoelectric
- liquid core
- core organic
- piezoelectric fibers
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 5
- 210000002480 semicircular canal Anatomy 0.000 claims 3
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 claims 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明公开一种基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤,柔性好、表面压力大小和具***置感知灵敏准确。本发明的基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤,包括片状柔性弹性体(1)和多根并行排列的横向液体芯有机压电纤维(1)和多根并行排列的纵向液体芯有机压电纤维(2);所述多根横向液体芯有机压电纤维(1)与多根纵向液体芯有机压电纤维(2)交错排列成网格状,置于柔性弹性体(2)内。
Description
技术领域
本发明属于仿生皮肤技术领域,特别是一种基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤。
背景技术
仿生皮肤是指具有类似于人体皮肤结构和功能的智能高分子软物质材料及结构,用于机器人等领域,代***皮肤,感知外界的应力、应变、温度、湿度等的感知和同步分辨。还可以实现对于环境刺激的同步感知、反馈和响应驱动行为模拟更加复杂的生物智能。
目前,仿生皮肤如中国发明专利“一种仿生皮肤、护具与仿生机器人”(申请号:2018101587463,公开日:2018.10.09)所述,其中仿生皮肤包括感应层,感应层拥有收集外部信息。
上述仿生皮肤中的感应层,集成了多种传感器,但是,未公开具体的实施方案。仿生皮肤在结构上,应该具有人体皮肤的柔性,还应该具有可以少量拉伸、压缩、弯曲、扭曲等功能,且能够感知外界的应力、应变、温度、湿度等参数。而上述中国发明专利“一种仿生皮肤、护具与仿生机器人”,由于技术原因,其中感应层的多种传感器,很难集成到柔性仿生皮肤中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤,柔性好、表面压力大小和具***置感知灵敏准确。
实现本发明目的的技术解决方案为:
一种基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤,包括片状柔性弹性体1和多根并行排列的横向液体芯有机压电纤维1和多根并行排列的纵向液体芯有机压电纤维2;
所述多根横向液体芯有机压电纤维1与多根纵向液体芯有机压电纤维2交错排列成网格状,置于柔性弹性体2内。
优选地,
所述液体芯有机压电纤维1包括有机压电材料内圆筒102、柔性外圆筒104;
所述有机压电材料内圆筒102与柔性外圆筒104之间充满外层导电液体103,所述有机压电材料内圆筒102内充满内层导电液体101。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:
本发明完全模仿人体皮肤的结构和功能,制备出的仿生皮肤具有很好的柔性,能够感知表面压力的大小和具***置;可以用于机器人领域,用作机器人的表面皮肤,也可以人机交互领域。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤的结构示意图。
图2是图1中液体芯有机压电纤维的横截面图。
图3是图1中液体芯有机压电纤维的纵剖面图。
图中,横向液体芯有机压电纤维1,纵向液体芯有机压电纤维2,柔性弹性体3,
柔性外圆筒104,外层导电液体103,机压电材料内圆筒102,内层导电液体101,纤维顶板105,纤维底板106,内层电极引线107,外层电极引线108。
具体实施方式
如图1所示,本发明基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤,包括片状柔性弹性体1和多根并行排列的横向液体芯有机压电纤维1和多根并行排列的纵向液体芯有机压电纤维2;
所述多根横向液体芯有机压电纤维1与多根纵向液体芯有机压电纤维2交错排列成网格状,置于柔性弹性体2内。
横向液体芯有机压电纤维1与纵向液体芯有机压电纤维2结构相同。
如图2所示,优选地,所述液体芯有机压电纤维1包括有机压电材料内圆筒102、柔性外圆筒104;
所述有机压电材料内圆筒102与柔性外圆筒104之间充满外层导电液体103,所述有机压电材料内圆筒102内充满内层导电液体101。
如图3所示,所述有机压电材料内圆筒102与柔性外圆筒104上端与纤维顶板105密闭固定连接,有机压电材料内圆筒102与柔性外圆筒104下端与纤维底板106密闭固定连接。
还包括一端与内层导电液体101电连接的内层电极引线107、一端与外层导电液体103电连接的外层电极引线108。
优选地,
所述外层导电液体103和内层导电液体101为炭黑溶液、金属离子溶液或金属化合物溶液。
本发明将多根横向液体芯有机压电纤维1与多根纵向液体芯有机压电纤维2交错排列成网格状密封埋入一片柔性弹性体3薄层中。
当仿生皮肤表面受到压力作用时,压力通过柔性弹性体3,作用到横向液体芯有机压电纤维1和纵向液体芯有机压电纤维2上,使之产生变形。由于压电效应,在有机压电材料层的内外表面上将产生电荷。根据电荷的大小,可以计算出表面压力的大小、位置和方向。
当横向液体芯有机压电纤维1和/或纵向液体芯有机压电纤维2受到外力作用,产生变形时,由于压电效应,在2层导电液体中将产生电荷;有电荷的大小,可以计算出外力的大小。
具体计算过程:
当仿生皮肤表面受到压力后,在压力点附近的多个液体芯有机压电材料球体都会有传感信号输出。由于位置不同,多个液体芯有机压电材料球体到压力点的距离也不同,其输出信号的大小和时间也不同。根据多个多个液体芯有机压电材料球体输出信号的最大值和时间,可以计算出仿生皮肤表面压力的大小和位置。
本传感器完全模仿人体皮肤的结构和功能,制备出的仿生皮肤具有很好的柔性,能够感知表面压力的大小和具***置;可以用于机器人领域,用作机器人的表面皮肤,也可以人机交互领域。
Claims (5)
1.一种基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤,其特征在于:
包括片状柔性弹性体(1)和多根并行排列的横向液体芯有机压电纤维(1)和多根并行排列的纵向液体芯有机压电纤维(2);
所述多根横向液体芯有机压电纤维(1)与多根纵向液体芯有机压电纤维(2)交错排列成网格状,置于柔性弹性体(2)内。
2.根据权利要求1所述的仿生皮肤,其特征在于:
所述液体芯有机压电纤维(1)包括有机压电材料内圆筒(102)、柔性外圆筒(104);
所述有机压电材料内圆筒(102)与柔性外圆筒(104)之间充满外层导电液体(103),所述有机压电材料内圆筒(102)内充满内层导电液体(101)。
3.根据权利要求2所述的人体半规管实体模型,其特征在于:
所述有机压电材料内圆筒(102)与柔性外圆筒(104)上端与纤维顶板(105)密闭固定连接,有机压电材料内圆筒(102)与柔性外圆筒(104)下端与纤维底板(106)密闭固定连接。
4.根据权利要求3所述的人体半规管实体模型,其特征在于:
还包括一端与内层导电液体(101)电连接的内层电极引线(107)、一端与外层导电液体(103)电连接的外层电极引线(108)。
5.根据权利要求2所述的人体半规管实体模型,其特征在于:
所述外层导电液体(103)和内层导电液体(101)为炭黑溶液、金属离子溶液或金属化合物溶液。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011177953.7A CN112461411A (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011177953.7A CN112461411A (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112461411A true CN112461411A (zh) | 2021-03-09 |
Family
ID=74834190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011177953.7A Pending CN112461411A (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112461411A (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110168324A1 (en) * | 2008-03-12 | 2011-07-14 | Airbus Operations Gmbh | Method for producing an integral fiber composite part |
CN104458075A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-03-25 | 中国矿业大学 | 一种应力分布监测装置及方法 |
CN105738012A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-06 | 扬州大学 | 一种人工皮肤柔性触觉传感器测量装置 |
CN105891544A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-08-24 | 扬州大学 | 仿耳石器结构的直线加速度传感器 |
CN110651077A (zh) * | 2017-04-03 | 2020-01-03 | 兰精股份公司 | 具有定制液体芯吸能力的纤维素纤维非织造织物 |
-
2020
- 2020-10-29 CN CN202011177953.7A patent/CN112461411A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110168324A1 (en) * | 2008-03-12 | 2011-07-14 | Airbus Operations Gmbh | Method for producing an integral fiber composite part |
CN104458075A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-03-25 | 中国矿业大学 | 一种应力分布监测装置及方法 |
CN105738012A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-06 | 扬州大学 | 一种人工皮肤柔性触觉传感器测量装置 |
CN105891544A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-08-24 | 扬州大学 | 仿耳石器结构的直线加速度传感器 |
CN110651077A (zh) * | 2017-04-03 | 2020-01-03 | 兰精股份公司 | 具有定制液体芯吸能力的纤维素纤维非织造织物 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
王汝梦: "仿人工皮肤触觉传感器设计制备及应用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109238519B (zh) | 一种混合式柔性触觉传感器 | |
CN109427955B (zh) | 自驱动多级传感器及其制备方法、传感方法及电子皮肤 | |
US7658119B2 (en) | Biomimetic tactile sensor | |
Yang et al. | Human movement monitoring and behavior recognition for intelligent sports using customizable and flexible triboelectric nanogenerator | |
CN105808009B (zh) | 一种压感传感器、触觉反馈装置及相关装置 | |
CN106441073A (zh) | 一种用于大变形和触觉压力测量的介电柔性传感器 | |
CN111006795B (zh) | 一种摩擦电式三维柔性触觉传感器及传感单元 | |
CN108760105B (zh) | 一种角度可调型仿生毛发传感结构 | |
CN109141696B (zh) | 一种基于压电薄膜的柔性触觉传感器及其信号处理*** | |
CN110082012B (zh) | 一种柔性压力传感器及其制作方法 | |
CN110531863B (zh) | 一种基于超级电容感知原理的柔性触觉手套及其制备方法 | |
CN110411623B (zh) | 高灵敏柔性压阻传感器、及其制备方法和应用 | |
CN113049148B (zh) | 一种仿生纤毛结构的多信息柔性触觉传感器及其制备方法 | |
CN113650023A (zh) | 自主感知的柔性机器人及其应用 | |
CN111198052A (zh) | 一种可变形液态传感器 | |
CN116499351A (zh) | 电化学自供电静态/动态拉伸应变传感器及其制备方法 | |
KR20070043146A (ko) | 유연한 구동기 및 그를 이용한 촉각제시장치 | |
CN112461411A (zh) | 基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤 | |
CN112472033B (zh) | 多层离子皮肤手指关节运动角度测量***和方法 | |
Song et al. | A Wearable Capacitive Friction Force Sensor for E-Skin | |
CN208795388U (zh) | 压力传感器 | |
CN112577644B (zh) | 基于液体芯仿生细胞的仿生皮肤 | |
Wan et al. | A tutorial of characterization methods on flexible pressure sensors: fundamental and applications | |
CN209927168U (zh) | 一种柔性应力应变传感器 | |
Lionel et al. | Elastic ribbon-like piezoelectric energy harvester for wearable devices with stretchable surfaces |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210309 |