CN112461411A - 基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤 - Google Patents

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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
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core organic
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liquid
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边义祥
陈宇航
姜亚妮
郑再象
郭广明
朱林
吴志学
刘冬稔
王昌龙
陈文家
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices

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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

基于液体芯有机压电纤维的仿生皮肤
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。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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》 *

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