机器人的人造皮肤制造技术

本发明专利技术公开了一种机器人的人造皮肤，该机器人的外壳上有直接生成的电子线路层和传感器层。该传感器层中包括力敏材料，该力敏材料具有弹性并且该力敏材料在受力被压缩时该力敏材料的电阻会根据受力大小变化。本发明专利技术所述的机器人的人造皮肤结构简单，制作方法也较为简易，通过力敏材料的利用可以及时将对机器人的按压、拍打和触摸等操作反馈给机器人的控制器，并且得以探测出上述操作的位置和程度，使得控制器能够作出适合的反应，增加了机器人的人性化程度。

【技术实现步骤摘要】
机器人的人造皮肤
本专利技术涉及一种机器人的人造皮肤，特别是涉及一种具有触觉的机器人的人造皮肤。
技术介绍
业内对机器人皮肤的常规理解，是一种外观与人类皮肤相似的人造皮肤。可以具有类似人类皮肤的颜色、柔软度，更重要的是具有触觉，可以感觉到触摸。目前的机器人绝多数只具备外壳而不具备柔软皮肤，柔软的皮肤相比硬质的外壳使机器人更加人性化，增加亲和力，特别是对于家居服务类或玩具类机器人，具有柔软类人的皮肤是一大亮点。在现有的机器人的人造皮肤中，具有柔软皮肤的机器人的皮肤多数都是用硅胶等模拟人的皮肤，虽然外形和手感都可以与真人相似度很高。但几乎都不具备触觉功能。以往科研领域里出现的极少数的具有触觉的人造皮肤，多数是硬质的表面，缺少柔软与弹性。近两三年，国内外科研院所与大学机构公布了一些即有灵敏触觉又柔软的人造皮肤。但其制造方法常常是硅晶体蚀刻电路与传感器，或采用昂贵的纳米材料，导致制造方法复杂，成本高昂，脆弱易损。无法成功应用在大批量生产的机器人产品上。目前国内外涉及触觉传感器的专利技术很多，例如申请号为200810018554.9的基于柔性压敏导电橡胶的触觉传感器，其敏感材料是掺杂炭黑的橡胶，其制作方法是离散的敏感单元，制作在印刷电路板上，与敏感材料是分体的。造价高昂、且可靠性不高、难以大批量生产。又例如申请号为CN 98111392.3的一种多功能类皮肤型传感器，制备传感器敏感单元的方法为硅基晶体蚀刻等，缺点同上。又例如申请号为CN 200410103086.7 —种柔性触觉传感器，是基于压敏电阻与单晶硅用MEMS的技术方法制作的。缺点同上。又例如申请号为CN 200910244953 —种为机器人配套仿真人形体皮肤的制作方法，其皮肤为硅胶材料制成，外观与真人皮肤及其相似，但此专利技术没有触觉传感器等电路，其皮肤是没有触觉功能的。又例如申请号为CN 201080020481.2传感器，此专利是英国Peratech公司申请的，对QTC材料(量子隧道效应复合材料)的应用提出了许多泛泛而谈的应用，缺少具体制备方法，其检测线路为4根线，没有对机器人皮肤提出一个具体清晰的方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中机器人的人造皮肤价格昂贵、制造方法复杂且脆弱易损的缺陷，提供一种结构简单、制造方法简易、成本低廉且不易被损坏的机器人的人造皮肤。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种机器人的人造皮肤，其特点在于，该机器人的外壳上有直接生成的电子线路层和传感器层。该传感器层用于将该人造皮肤因为受力而产生的机械形变转换成电信号，该电子线路层用于探测该电信号并将该电信号传输至该机器人的控制器，由该控制器根据该电信号控制该机器人执行相应的操作。该人造皮肤，其构造是以机器人的外壳为基底，夕卜壳上有直接生成的电子线路，此电子线路是裸露导电的，用作传感器的触觉检测电极，在有电子线路的外壳外侧，套有力敏材料制成的传感器层。力敏材料的特性是按照压变形时电阻变化，将触摸引起的力敏材料变形转变为电子线路的电极间电阻变化，后续电路检测电阻变化，并由此感知到触摸。根据触摸位置不同，相应位置的电极间电阻会产生变化，可以探知触摸的位置。根据触摸的力度不同，电极间电阻变化的幅度不同，两者有对应关系，可以探知触摸的力度。优选地，该外壳是由硬质材料制成的，该硬质材料为塑料材质和/或金属材料。之所以采用该硬质材料是为了作为该人造皮肤中的其他层的支撑。机器人的硬质外壳外面采用多种方法生成表面导电的电子线路。可以是电镀或化学镀的方法生成金属的导电的电子线路，也可以双组份注塑的办法生成非金属的导电的电子线路，也可以是使用喷涂或刷涂半固态的导电材料的方法生成的。优选地，该电子线路层的材料为金属材料或非金属导电材料，较佳地，该金属材料为铜、镍、金、银和锡中的一种或多种，或者，较佳地，该非金属导电材料为导电塑料或导电橡胶。优选地，该电子线路层是通过电镀或化学镀该金属材料制成的。优选地，该电子线路层是通过喷涂或刷涂或注射成型该非金属材料制成的。优选地，该外壳与该电子线路层为一体成型的或者为各自独立形成的。即该电子线路层可以是直接印制在该外壳上的，也可以作为一个单独形成的独立层覆盖于该外壳之上。该传感器层覆盖在机器人外壳的表面，在传感器层的外面，还可以根据需要再覆盖保护层、装饰层、织物层作为附加层。优选地，该传感器层中包括力敏材料，该力敏材料具有弹性并且该力敏材料在受力被压缩时该力敏材料的电阻会根据受力大小变化，该力敏材料是掺杂导电粒子的非金属绝缘材料，较佳地，该力敏材料为QTC或掺杂炭黑的导电橡胶。优选地，该人造皮肤还包括附加层，该附加层包括:保护层、装饰层和织物层中的一种或多种。其中，该附加层中的各个部分可以三者合为一体，也可以两两组合为一体。优选地，该保护层用于防止机械式损伤或化学损伤，较佳地，该机械式损伤为刮伤或擦伤，或者，较佳地，该化学损伤为水汽腐蚀、汗液腐蚀、阳光老化和氧气老化中的一种或多种，和/或，该保护层为硅胶涂覆层或者塑料层，和/或，该保护层是通过喷涂或印刷形成的。优选地，该装饰层上包括图案或色彩，并具备装饰效果。优选地，该织物层包括纺织纤维。即该纺织层类似给机器人的外穿衣服，使机器人皮肤更加人性化。本专利技术的积极进步效果在于:本专利技术所述的机器人的人造皮肤结构简单，制作方法也较为简易，通过力敏材料的利用可以及时将对机器人的按压、拍打和触摸等操作反馈给机器人的控制器，并且得以探测出上述操作的位置和程度，使得控制器能够作出适合的反应，增加了机器人的人性化程度。【附图说明】图1为本专利技术一实施例的机器人的人造皮肤的截面图。图2为本专利技术一实施例的机器人的人造皮肤的局部剖视图。【具体实施方式】下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。参考图1和图2，本专利技术所述的机器人的人造皮肤由以下所述构造，该机器人的外壳I上有直接生成的电子线路层2和传感器层3。该传感器层3用于将该人造皮肤因为受力而产生的机械形变转换成电信号，该电子线路层2用于探测该电信号并将该电信号传输至该机器人的控制器，由该控制器根据该电信号控制该机器人执行相应的操作。该人造皮肤，其构造是以机器人的外壳为基底，外壳上有直接生成的电子线路，此电子线路是裸露导电的，用作传感器的触觉检测电极，在有电子线路的外壳外侧，套有力敏材料制成的传感器层。力敏材料的特性是按照压变形时电阻变化，将触摸引起的力敏材料变形转变为电子线路的电极间电阻变化，后续电路检测电阻变化，并由此感知到触摸。根据触摸位置不同，相应位置的电极间电阻会产生变化，可以探知触摸的位置。根据触摸的力度不同，电极间电阻变化的幅度不同，两者有对应关系，可以探知触摸的力度。具体来说，该外壳是由硬质材料制成的，该硬质材料为塑料材质和/或金属材料。之所以采用该硬质材料是为了作为该人造皮肤中的其他层的支撑。机器人的硬质外壳外面采用多种方法生成表面导电的电子线路。可以是电镀或化学镀的方法生成金属的导电的电子线路，也可以双组份注塑的办法生成非金属的导电的电子线路，也可以是使用喷涂或刷涂半固态的导电材料的方法生成的。另外，该电子线路层的材料为金属材料或非金属导电材料，较为常见地，该金属材料为铜、镍、金、银和锡中的一种或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人的人造皮肤，其特征在于，该机器人的外壳上有直接生成的电子线路层和传感器层。

【技术特征摘要】
1.一种机器人的人造皮肤，其特征在于，该机器人的外壳上有直接生成的电子线路层和传感器层。2.如权利要求1所述的人造皮肤，其特征在于，该外壳是由硬质材料制成的，该硬质材料为塑料材质和/或金属材料。3.如权利要求1所述的人造皮肤，其特征在于，该电子线路层的材料为金属材料或非金属导电材料，较佳地，该金属材料为铜、镍、金、银和锡中的一种或多种，或者，较佳地，该非金属导电材料为导电塑料或导电橡胶。4.如权利要求3所述的人造皮肤，其特征在于，该电子线路层是通过电镀或化学镀该金属材料制成的。5.如权利要求3所述的人造皮肤，其特征在于，该电子线路层是通过喷涂或刷涂或注射成型该非金属材料制成的。6.如权利要求1所述的人造皮肤，其特征在于，该外壳与该电子线路层为一体成型的或者为各自独立形成的。7.如权利要求1-6中任意一项所述的人造皮肤，其特征在于，该传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：费旭锋，肖占春，
申请(专利权)人：上海未来伙伴机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：