机器人指端应变式触觉传感器

叙述了机器人指端应变式触觉传感器的原理、分类和发展,介绍几种典型的机器人指端应变式触觉传感器,同时提出一种新型的机器人指端应变式触觉传感器,并对其工作原理进行详细说明．在传感器结构设计中采用合理结构,使被抓物体的横截面尺寸不受弹性薄板薄板尺寸限制;当超过测量范围时,保证金属薄板不受破坏,同时实现了柔顺抓握．     

基于神经形态的触觉滑动感知方法

聚焦基于神经形态的触觉感知，构建触觉感知实验平台，研究基于脉冲神经网络的接触物体滑动检测方法.使用GelStereo触觉传感器采集接触表面标记点位移场触觉信息流，采用2种方式（地址位移表示（ADR）和地址事件表示（AER））对位移场流进行脉冲编码.基于脉冲响应模型(SRM)构建滑动检测网络，在英特尔神经形态硬件Loihi上完成了网络部署.实验结果表明，基于地址位移表示的脉冲响应模型准确率达到94.8%,F1分数达到95.7%. Loihi模型（针对神经形态硬件Loihi实现的特化脉冲响应模型）准确率达到93.8%,F1分数达到94.8%.所构建的脉冲神经网络在触觉滑动感知任务中实现了与人工神经网络（ANNs）相比拟的预测精度和更短的推理时间，在功耗上具有显著优势.     

基于球曲面极板的电容式触觉传感器研究

为提升电子皮肤的触觉感知灵敏度,提出一种基于球曲面极板的电容式柔性触觉传感器。介绍了电容式柔性触觉传感器的结构特点与制备流程,并结合理论计算与ANSYS有限元仿真阐述其触觉感知机理,空间立体排布的球曲面感应极板和差分式结构特点可协同提升电容式柔性触觉传感器感知灵敏度。基于高性能电容数字转换器AD7147-1和STM32微处理器搭建容性触觉信号采集与处理系统,完成了电容式触觉传感器特性测试及应用研究。实验结果表明,该传感器可实现法向力与切向力的高灵敏检测和稳定性,动态响应时间约为70 ms,进一步论证了其用作电子皮肤的可行性。     

基于磁致伸缩逆效应的纹理触觉传感器研究

纹理是物体表面微观结构分布特征的体现,为了提取不同物体表面微观结构特性,提出一种基于Galfenol材料的新型磁致伸缩触觉感知系统。基于磁致伸缩逆效应、悬臂梁挠度理论等建立纹理触觉传感器输出电压与纹理表面微观结构的关系。实验选取5种织物样本测试,测试的输出电压明显不同,然后利用MATLAB软件提取输出电压中与纹理有关的峰值平均电压和功率谱密度,表明在粗糙度大于6.0的范围内,传感器可以识别物体的粗糙度;在细密度大于6时,细密度的识别具有较高的灵敏度。最后通过测试触觉传感器的线性度为0.019%,灵敏度为97.31 mV/mm,重复性小于0.33%,验证纹理触觉传感器的稳定性,满足设计要求。     

新型机器人指端应变式触觉传感器研究

讨论了应变式传感器的原理和分类。针对测量处于重力场中的等截面均质杆件的长度和质量,设计了一种新型的机器人指端应变式触觉传感器,详细说明了该传感器的测量原理。同时,进行自由体平衡的分析,确定解决这个问题的物理量。在弹性薄板的边界条件为一对边固定支撑,另一对边简单支撑的情况下,给出了弹性薄板的理论解公式,最后进行了抓握实验研究,抓握实验结果说明这种传感器性可靠,测量精度高。     

微型计算机在机械量测试中的应用——利用微分原理测量微小运动体的准即时速度

本文阐明了在针式点阵式打印机印字头机械参数测试中,把电容传感器与力传感器组合起来,通过微机控制,测量微小运动物体即时速度的基本原理与方法;分析了测试过程中的动态误差与测量误差,说明了与测试速度有关的电路原理。     

分级倾斜微圆柱结构的高灵敏度柔性触觉传感器

为了满足电容式柔性触觉传感器在可穿戴电子设备、智能机器人、人机交互等领域的精准触觉感知应用需求,基于分级倾斜微圆柱结构提出柔性触觉传感器．传感器在受到外界压强作用时,引起倾斜微圆柱分级变形,导致传感器电容增大．结合仿真和实验研究传感器结构特征对其灵敏度的影响规律,揭示不同结构参数设计的传感器信号输出与加载压强间的关系,优化触觉传感器结构．实验数据表明,所提传感器具有良好的灵敏度(0.44 kPa^?1)和低检测下限(2.6 Pa),响应时间为40 ms,最大迟滞误差为6.7%,在2 400次循环加/卸载过程中展现了优异的重复性和稳定性．该传感器可以拓展为不同尺寸和形状的“皮肤”阵列,实现了机械手精准感知和人体运动姿态监测．     

机器人触觉传感器

本文探讨了机器人技术的发展对触觉传感器的要求,讨论并评述了几乎所有实用的触觉传感器。文章强调指出,使用高速光学扫描技术和光导纤维技术,可以研制高分辩率的触觉传感器,这种传感器是最有前途的一种。     

基于压电薄膜传感器的机器人触觉识别系统

为了使机器人通过触觉感知外部环境信息,弥补视听交互信息缺失的不足,根据聚偏氟乙烯（PVDF）材料的压电效应设计开发基于触觉传感器和卷积神经网络的机器人触觉识别系统,能够根据所采集的触觉信号识别出材质类型. 提出基于渐进式级联卷积神经网络的触觉识别算法. 该算法基于卷积神经网络提取机器人传感器的信号特征,包括经过短时傅里叶变换的触觉数据频谱图和信号表征周期内的时域特征. 为了解决特定材质识别混淆的问题,利用K-Medoids聚类算法和动态时间规整（DTW）距离度量算法将分类过程区分为粗、细2个层次,构建渐进式分类模型. 实验表明,设计的触觉传感器对物体材质的平均识别正确率约为97%,机器人能够成功识别触摸到的真实材质,为下一步的探索交互任务奠定基础.     

电容层析成像技术及发展现状

电容层析成像技术是80年代中后期形成和发展起来的一种基于电容传感机理的过程成像技术,叙述了电容层析成像技术的工作原理,针对传感器系统设计、微小电容测量、图像重建算法等关键技术进行分析,并阐述其发展现状。     

液压机械手软抓取技术的研究

机械手常要进行抓取作业 ,为了能把物体抓住而不因夹持力过大而对物体造成伤害 ,设计了一种具有压觉和滑觉功能的机器人触觉传感器 ,对机械手抓取物体时遇到的问题及相应的施力策略进行研究 ,设计了一种比例因子可调整的模糊控制器 ,并进行了实验研究 .实验证明 ,使用机器人触觉传感器和模糊控制策略机械手能够进行软抓取作业     

高柔弹性电子皮肤压力触觉传感器的研究

为解决可用于机器人等复杂三维载体表面的电子皮肤触觉传感器难以兼具高柔弹性及压力检测功能的难题,从材料的选取、结构的优化以及新型制作工艺等方面进行了研究,提出研制高弹性的柔性电子皮肤压力触觉传感器新方法. 采用新型银纳米线（AgNWs）/聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合材料,基于半圆与圆形相结合的高柔弹性导电薄膜电极层及阵列式“多孔PDMS”的新型“三明治”式传感器阵列结构,极大地提高了触觉传感器的柔弹性,用模具固化成型工艺制作了高柔弹性电子皮肤压力触觉传感器. 结果表明:这种电子皮肤压力触觉传感器具有良好的柔弹性,其弹性拉伸率超越人类皮肤的弹性,达到了30%,可覆盖于机器人等复杂三维载体表面；在不同载荷条件下进行了压力大小及分布情况的测量,发现在自然及拉伸状态下,该电子皮肤压力触觉传感器均具有较高的线性度、灵敏度及较小的迟滞误差. 研究结果为机器人触觉感知技术和智能化发展奠定了基础.     

机器人触觉传感器柔性动态系统模型的建立

本文就仿生型多功能触觉传感器——人工皮肤(Artificial skin)从理论上进行了深入的研究,进一步揭示了用 PVF_2作敏感材料模拟“人工皮肤”的可行性.介绍了这种人工皮肤进行模式识别的方法,建立了压觉感受器的数学模型,并提出一种能感受冷、热变化及对象物的硬度、光滑度的方案,并论证了方案的可行性.此外,就这一柔性系统的结构,在总结分析以前文献的基础上,提出了新的假设.     

Multi-functional stretchable and flexible sensor array to determine the location,shape, and pressure: Application in a smart robot

The rapid increase in the aging population prompts the development of wearable devices and sophisticated robots. With their ability to collect complex information about their surroundings via e-skins, robots could perform more dynamic and variable tasks such as rescue missions or caring for the elderly. In this paper, we present a new concept of utilizing a very simple, highly flexible and stretchable capacitor sensor array, that can be attached on the surface of a retractable robot hand to realize three functions: determining the location, shape, and pressure of an object. This adaptive sensing system is accomplished using capacitors connected by aligned carbon nanotube (CNT) films constructed on an elastomer dielectric material, which can reduce the requirement on the accuracy of the machine vision system. This study has a very broad application in the manufacture of intelligent software robots.     

电子皮肤触觉传感器研究进展与发展趋势

从介绍人类皮肤的触觉感知性能出发,全面综述了国际上多学科领域模拟人类皮肤的电子皮肤触觉传感器研究进展与关键技术;分析讨论了电子皮肤触觉传感器的工作原理、新型材料和结构、先进设计制作方法、触觉传感特性和性能指标等方面内容;重点总结了国内外近年来在电子皮肤阵列触觉传感器柔性化、弹性化、空间分辨率、灵敏度、快速响应、透明化、轻量化和多功能化等方面的研究进展.指出了电子皮肤触觉传感器的研究依然存在着难以兼顾高柔性和高弹性、高灵敏度电子皮肤设计制作工艺复杂,可扩展性差和成本高等技术难题.电子皮肤触觉传感器可广泛应用于机器人、医疗健康、航空航天、军事、智能制造和汽车安全等领域,正朝着高柔弹性、宽量程的高灵敏度、多功能、自愈合与自清洁、自供电与透明化等方向发展.     

光纤式触觉传感器及其性能研究

触觉是机械人非常重要的信息来源，给机器人安装适当的触觉传感器，使机器人具有某些触觉功能，可以提高机器人作业的智能化程度，因此，利用光纤外调制机理设计了一种机器人触觉传感器，介绍了传感器的结构和工作原理，对传感器的静态性能和动态性能进行了研究，建立了传感器的数学模型，研究结果表明，这种传感器能够有效地获取触觉信号，可用在机械手上实现无损伤抓取作业。     

一种高分辨率柔性阵列触觉传感器

设计并研制了一种机器人用高分辨率柔性阵列触学传感器。传感器各向异性压阻材料ＣＳＡ作敏感材料,触觉扫描采样电路为一种新型的行扫描电路,提高了传器频响。并对触 觉图像的处理作了简单的论述,最后给出了传感器性能测试结构和结论。     

计算机控制的智能化柔性机械手

该文设计和研制了一种完全可由计算机控制、具有指端触觉传感器的智能化柔性手实验装置,它不仅能像人手一样对触觉和滑觉有敏感的反应,而且利用由接触觉、滑觉信号转变得到的位置命令自动地操纵柔性手。文中的主要贡献是在柔性手指端安装了新型而灵活的触觉传感器,并将传感器的触、滑觉信号转变成位置命令给内部位置控制系统,由对抓握力的控制来实现手指的位置控制。并且由滑觉信号来自动实现位置误差的补偿,响应迅速而准确。经实验证明,该智能化柔性手能顺利完成抓握一定大小和重量范围内的物体的任务,在抓握易破碎的物体时达到了不破不摔的理想抓握状态。