机械工程学报

作者：郝雨飞, 李长胜

单位：1. 北京科技大学机械工程学院 北京 100083;2. 北京理工大学机电学院 北京 100081

关键词：电容传感器,带屏蔽软体传感器,多维力检测,超薄硅胶海绵；

基金：空间智能控制技术实验室开放基金课题(HTKJ2021KL502009)和北京科技大学人才启动经费(06500212)资助项目。

软体电容传感器因其高柔顺性和高灵敏度等特征在人机交互、可穿戴设备和软体机器人中有很好的应用前景，然而电容检测很容易受到外界电磁场的干扰，因此提出了一种带屏蔽的软体电容传感器。为了能够同时检测法向压力和剪切压力，设计了一种三电极的双电容结构，同时在传感器上下表面添加屏蔽层来屏蔽外界电磁场干扰。为解决因屏蔽层变形产生的寄生电容对检测电容的影响，提出了一种刚度分层的方法，电极之间的电介质感知区域采用一种厚度仅约0.6mm的硅胶海绵结构，而电极和屏蔽层之间采用实心硅胶，从而保证按压传感器时感知区域的变形远大于屏蔽层。实验结果表明，传感器可以同时检测法向压力和剪切压力的变化，法向灵敏度可达到0.12kPa-1，单位剪切压强的电容变化达10fF，与不带屏蔽的传感器相比，该传感器可将交流高压(1400 V)电场引起的噪声减小到9%。这种带屏蔽的传感器在电吸附皮肤、软体机器人、可穿戴医疗设备等电磁干扰较强的环境中具有潜在的应用价值。

来源：2022年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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