具有全柔性、可穿戴特点的仿生电子皮肤是智能机器人与外界环境进行信息交互的重要媒介,它是一种利用传感器技术、微机电技术和新材料设计的能够模仿人体皮肤感知和调节等功能的电子装置或电子系统。作为仿生电子皮肤最关键元器件,触觉传感器主要是模仿人体皮肤触觉感知功能,它对仿生电子皮肤和智能机器人的研究具有重要的意义。然而,现有的触觉传感器在灵敏度方面的局限性影响了电子皮肤性能的发挥。针对该问题,本论文提出了一种基于石墨烯薄膜的新型柔性触觉传感器及基于该传感器的柔性电子皮肤,它具有高灵敏度、快速响应和跨多尺度测量范围的优点。本文首先论述了柔性触觉仿生电子皮肤的选题背景与研究意义,调研了国内外对柔性触觉传感器和电子皮肤的研究现状,在此基础上提出了一种基于石墨烯薄膜的新型的柔性触觉传感器及其阵列化的触觉仿生电子皮肤;随后,测量了石墨烯薄膜的压阻特性,并研究了石墨烯薄膜压阻特性的微观原理及分析了影响石墨烯薄膜压阻特性的因素,这为制备具有高灵敏压阻特性的石墨烯薄膜提供理论基础。接着,根据人体皮肤触觉感受器的功能特点设计了柔性触觉传感器的微纳结构,结合本项目的需求选择并制备了传感器的衬底材料和敏感薄膜,最后并制备了传感器的样品。随后设计了微压力实验测量平台,并通过实验分析了该新型触觉传感器的静态性能和动态性能;最后,对触觉传感器单元进行阵列化设计与实现,并通过实验测量和分析了该阵列化的触觉仿生电子皮肤的性能。实验结果表明,石墨烯薄膜的阻值变化量(35)R与外界压强P正向线性相关,PET(Polyethylene Terephthalate,聚对苯二甲酸乙二醇酯,简称PET)附着体的特性对石墨烯的压阻特性有影响作用,即PET薄膜的质地越柔软越有利于提高石墨烯薄膜的灵敏度,而石墨烯薄膜的大小对灵敏度几乎没有影响。本文设计的柔性触觉传感器具有5mm?7mm?1mm的微小尺寸,可以检测0-600 kPa范围内的压力,最小分辨率为40 Pa,全程实现了4个测量跨度,加载响应时间为10ms,卸载响应时间为20ms,全程重复性误差为4.92%。在0-4 kPa的测量范围内的灵敏度为10.56?/kPa,线性度为3.28%,迟滞误差为5.87%;在4-600kPa的测量范围内的灵敏度为0.113?/kPa,线性度为4.17%,迟滞误差为5.52%。阵列化而成的触觉仿生电子皮肤具有测量外界压力的大小及位置的能力。上面结果表明,本文设计的柔性触觉传感器及其阵列化后的触觉仿生电子皮肤具有灵敏度高、测量范围大、响应速度快、稳定性好等特性,且该电子皮肤能够模仿人体皮肤触觉感知系统的功能,它们在生物研究、医学诊断、机器人等领域有着重要的应用前景。