一种柔性多向弯曲传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性多向弯曲传感器的制备方法；该方法包括制备与弯曲传感器的弹性基底形状适配的刚性模具；将制备所述弹性基底的柔性材料溶化后倒入到所述刚性模具内；所述柔性材料冷却后形成所述弹性基底，将制备所述弯曲传感器的传感单元的液态金属设置到所述弹性基底的对应位置处；形成所述传感单元；通过所述柔性材料对所述弹性基底的侧面进行封装；形成所述弯曲传感器。本发明专利技术将制备弹性基底的柔性材料溶化后倒入到所述刚性模具内，制成弹性基底，使弹性基底能够适应于不同关节。之后再将液态金属设置到弹性基底上，与第一电极和第二电极行程传感单元，最后再通过柔性材料进行封装，最终使得弯曲传感器具有较好的性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性多向弯曲传感器的制备方法


[0001]本专利技术涉及弯曲传感器制备
，尤其涉及一种柔性多向弯曲传感器的制备方法。

技术介绍

[0002]柔性运动传感领域在材料、工艺等方面产生了影响深远的技术突破，目前学界的主流方案是从材料角度入手，致力于设计和制造能够对不同方向刺激产生不同反应的各向异性敏感单元。这些材料的主要制造策略包括模板导向法、化学气相沉积法、纺丝印刷法、预拉伸
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释放法等。其目的均是生成具有不同内在结构的纳米材料，以在经受不同方向激励时产生相异的结构变形，从而赋予材料各向异性。但在多向弯曲叠加时，仅靠材料的响应结果难以推出形变的方向，遑论与多向形变相关的多向弯曲。
[0003]因此，需要从材料创新逐步过渡到材料
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工艺研发，然而现有弯曲传感器的工艺，难以将材料与工艺有效结合，以制备出具有高性能指标的弯曲传感器。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种柔性多向弯曲传感器的制备方法，解决难以将材料与工艺有效结合，以制备出具有高性能指标的弯曲传感器的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种柔性多向弯曲传感器的制备方法，包括步骤：
[0006]步骤S1：制备与弯曲传感器的弹性基底形状适配的刚性模具；
[0007]步骤S2：将制备所述弹性基底的柔性材料溶化后倒入到所述刚性模具内；所述柔性材料冷却后形成所述弹性基底，将所述弹性基底从所述刚性模具内拉出；
[0008]步骤S3：将制备所述弯曲传感器的传感单元的液态金属设置到所述弹性基底的对应位置处；形成所述传感单元；
[0009]步骤S4：通过所述柔性材料对所述弹性基底的侧面进行封装；将所述传感单元密封，使所述传感单元的第一电极和第二电极的外端面外露，形成所述弯曲传感器。
[0010]优选的，以聚乳酸为材料打印内壁具有凸起的所述刚性模具，所述凸起的形状与所述弹性基底上的第一凹槽、敏感凹槽、第二凹槽和连接凹槽对应。
[0011]优选的，所述刚性模具的一端部的底面，设置有与所述连接凹槽适配的连接凸起，所述刚性模具一端部的侧面设置有与所述第二凹槽适配的第二凸起，所述刚性模具的另一端部的侧面设置有与所述第一凹槽适配的第一凸起，所述第二凸起和第一凸起之间设置有与所述敏感凹槽适配的定位凸起。
[0012]优选的，所述第一电极和第二电极的材质为铜箔，通过光刻胶粘贴在所述弹性基底上。
[0013]优选的，所述传感单元的敏感件的材料为液态金属。
[0014]优选的，所述敏感件的材料为铟镓合金。
[0015]优选的，所述铟镓合金中铟和镓的质量比为：Ga：In＝60
‑
80：20
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40。
[0016]优选的，称取质量为75.5g的镓金属与24.5g的铟金属，在100℃下持续加热，直至均熔化为液态；其后，使用搅拌器搅拌5分钟，使其均匀混合，获取所述铟镓合金。
[0017]优选的，在70℃的环境下氧化1小时，氧化时使用搅拌器搅拌。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术根据设计的弹性基底的形状，设定对应的刚性模具，然后将制备弹性基底的柔性材料溶化后倒入到所述刚性模具内，制成弹性基底，使弹性基底能够适应于不同关节。之后再将液态金属设置到弹性基底上，与第一电极和第二电极行程传感单元，最后再通过柔性材料进行封装，由此能够确保弯曲传感器的稳定性，最终使得弯曲传感器具有较好的性能。
附图说明
[0019]图1是根据本专利技术一实施例弯曲传感器的结构示意图；
[0020]图2是根据本专利技术一实施例弯曲传感器的爆炸结构示意图；
[0021]图3是根据本专利技术一实施例弯曲传感器一端的结构示意图；
[0022]图4是根据本专利技术一实施例弯曲传感器另一端的结构示意图；
[0023]图5是根据本专利技术一实施例弯曲传感器的柔性基底的结构示意图；
[0024]图6是根据本专利技术一实施例柔性基底一端的结构示意图；
[0025]图7是根据本专利技术一实施例柔性基底另一端的结构示意图；
[0026]图8是根据本专利技术一实施例俯仰运动旋转轴下传感器的示意图；
[0027]图9是根据本专利技术一实施例偏航运动旋转轴下传感器的示意图；
[0028]图10是根据本专利技术一实施例连接的电路结构示意图；
[0029]图11是根据本专利技术一实施例弯曲传感器的姿态角解算方法的流程示意图；
[0030]图12是根据本专利技术一实施例在关节处时的弯曲示意图；
[0031]图13是根据本专利技术一实施例制作弯曲传感器的流程示意图；
[0032]图14是根据本专利技术一实施例刚性模具的结构示意图；
[0033]图15是根据本专利技术一实施例刚性模具的剖视结构示意图；
[0034]图16是根据本专利技术一实施例刚性模具内一端的剖视结构示意图；
[0035]图17是根据本专利技术一实施例刚性模具内另一端的剖视结构示意图；
[0036]图18是根据本专利技术一实施例抗干扰性测试示意图；
[0037]图19是根据本专利技术一实施例传感器电阻
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应变响应曲线示意图；
[0038]图20是根据本专利技术一实施例传感器稳定性测试示意图；
[0039]图21是根据本专利技术一实施例传感器分辨率测试示意图；
[0040]图22是根据本专利技术一实施例轴在下时传感器的形变状态、仿真结果、形变实验与角度解算示意图；
[0041]图23是根据本专利技术一实施例轴在中时传感器的形变状态、仿真结果、形变实验与角度解算示意图；
[0042]图24是根据本专利技术一实施例轴在上时传感器的形变状态、仿真结果、形变实验与角度解算示意图；
[0043]图25是根据本专利技术一实施例多向弯曲标定
[0044]图26是根据本专利技术一实施例应用于指关节时的数据示意图；
[0045]图27是根据本专利技术一实施例应用于肘关节时的数据示意图；
[0046]图28是根据本专利技术一实施例应用于踝关节时的数据示意图；
[0047]图29是根据本专利技术一实施例应用于肩关节时的数据示意图。
具体实施方式
[0048]为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0049]需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本专利技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0050]图1
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性多向弯曲传感器的制备方法，其特征在于，包括步骤：步骤S1：制备与弯曲传感器的弹性基底形状适配的刚性模具；步骤S2：将制备所述弹性基底的柔性材料溶化后倒入到所述刚性模具内；所述柔性材料冷却后形成所述弹性基底，将所述弹性基底从所述刚性模具内拉出；步骤S3：将制备所述弯曲传感器的传感单元的液态金属设置到所述弹性基底的对应位置处；形成所述传感单元；步骤S4：通过所述柔性材料对所述弹性基底的侧面进行封装；将所述传感单元密封，使所述传感单元的第一电极和第二电极的外端面外露，形成所述弯曲传感器。2.根据权利要求1所述的柔性多向弯曲传感器的制备方法，其特征在于，以聚乳酸为材料打印内壁具有凸起的所述刚性模具，所述凸起的形状与所述弹性基底上的第一凹槽、敏感凹槽、第二凹槽和连接凹槽对应。3.根据权利要求2所述的柔性多向弯曲传感器的制备方法，其特征在于，所述刚性模具的一端部的底面，设置有与所述连接凹槽适配的连接凸起，所述刚性模具一端部的侧面设置有与所述第二凹槽适配的第二凸起，所述刚性模具的另一端部的侧面设置有与所述第一凹槽适配的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭玉鑫，宋宪，仲亮，王健翔，刘涛，杨强，唐智川，耿卫东，周丽君，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：