一种基于导电橡胶的三维力柔性触觉传感器阵列机理与仿真研究

根据接触力学理论和导电橡胶的电阻应变关系,对一种基于压敏导电橡胶的三维力柔性触觉传感器阵列的传感机理进行深入的探索,并应用静电比拟法导出传感器节点间电阻与表面应力激励的关系,建立了传感器阵列表面三维力激励与输出电阻的物理模型。以此为基础对传感器输入输出特性进行了仿真,并基于仿真结果对传感器结构进行优化。仿真结果验证了该传感器结构设计的合理性。     

基于力敏导电橡胶的新型三维力柔性触觉传感器仿真研究

针对目前触觉传感器研究中不能兼有柔韧性和多维力测量等难题,设计了一种基于力敏导电橡胶的具有整体两层非对称网状式结构的触觉传感器,通过检测导电橡胶的电阻值变化来分析三维力信息。本文介绍了该传感器的基本结构,并基于理想力敏导电橡胶的力学特性建立了三维力并行测量的数学模型,通过对该模型的求解解决了三维力及各受力点之间复杂的耦合问题。仿真实验结果表明该传感器能够实现对表面任意单点三维力、多点三维力以及三维面力信息的测量。     

基于导电橡胶的一种新型类皮肤触觉传感器阵列的研究

本文设计了一种基于导电橡胶的类皮肤柔性触觉传感器阵列,传感器阵列采用交叉排列的两层节点的框架结构,用注射成型(LIMS)的方法进行导电橡胶的整体浇注,通过测量外力作用下导电橡胶的阻值变化,求解出加载在柔性传感器表面上的三维力位置和大小。该设计突破了当前基于盔甲的柔性触觉传感器的设计思路,具有优良力学特性、柔韧性好、抗干扰能力强、在传感器表面可以连续点测量的特性。实验仿真结果表明,在理想导电橡胶的条件下,设计的柔性触觉传感器阵列测量三维力有较高的分辨率和精度,可以满足当前用于作机器人皮肤的需要。     

一种新型机器人三维力柔性触觉传感器的设计

基于柔性力敏导电橡胶材料,设计了一种能测量三维力的新型机器人柔性触觉传感器。研究了力敏导电橡胶材料的压阻效应,阐述了触觉传感器的设计思想,分别进行了触觉传感器单元设计和阵列结构设计和研究。获得了计算三维力的数学模型,并通过实验进行了三维力的验证。结果表明,设计的机器人三维力柔性触觉传感器具有设计简单,造价低廉,柔顺性好等优点,而且布置成阵列结构可用于医疗、体育、机器人等领域中检测三维力信息。     

一种柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法

介绍了一种可安装在曲面上,对三维力进行检测的柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法.首先采用MEMS技术制备三维力触觉传感器阵列,再将多个三维力触觉传感器单元分别通过倒装焊技术集成在已加工好的柔性电路板基底上,实现了传感器与信号处理电路的互连和传感器阵列(4×4)的柔性化.采用信号选通的多路信号采集方法简化了传感器阵列的信号处理电路.测试结果表明,柔性触觉传感器阵列可弯曲变形90°以上,检测三维力的分辨率达到0.1 N.     

导电橡胶触觉传感器阵列的标定实验研究

导电橡胶传感器是智能机器人服装的核心机件;标定出导电橡胶传感器的压阻特性是实现智能机器人触觉传感服装的核心内容之一;实验中,将导电橡胶安装在柔性阵列电极板里制作成触觉传感器阵列服装。对该传感器提出多种测量方法,确立其标定模型;给出数据建模的一般步骤。指出导电橡胶传感器设计的改进方向与部分方法。     

柔性温度压力仿生皮肤的模块化设计与实现

为实现电子仿生皮肤的模块化设计,以石墨烯纳米片制备薄膜温敏传感器,同时,以炭黑/硅橡胶复合材料为弹性电介质、有机硅导电银胶为柔性上极板设计电容式力敏传感器,在此基础上,以聚酰亚胺为柔性基体,提出一种可用作智能机器人仿生皮肤的全柔性温度/压力触觉传感器,并设计成具有可拼接特点的模块化阵列结构.介绍柔性温度/压力触觉传感器的结构设计、检测机理以及信号采集与处理系统.通过温度、压力及温度/压力复合感知实验表明,该柔性温度/压力复合式触觉传感阵列及信号提取系统可实现触觉感知功能,为可穿戴式人工皮肤的研究提供了一种设计方案.     

新型智能机器人触觉传感服装阵列标定的研究

为使智能机器人在汽车冲撞试验中获得准确的触觉信息,研发了一种基于导电橡胶压阻特性的新型触觉传感服装阵列.针对该传感阵列设计了静态标定试验装置,在常温下(25℃)研究了不同型号的导电橡胶( N05,N10,N15)的压阻行为特性,选出压敏性最佳的N10作为触觉传感服装的敏感元件;在此基础上提出了标定方案,标定结果表明:高...     

用于机器人皮肤的柔性多功能触觉传感器设计与实验

为实现智能机器人皮肤对三维力和温度的检测,设计并制作了一种柔性多功能触觉传感器.基于碳黑-硅橡胶显著的压阻效应设计了四电极对称结构的三维力传感器,基于碳纤维-PDMS(聚二甲硅氧烷)显著的温度敏感效应设计了叉指电极结构的温度传感器,分析了检测三维力和温度的工作原理.针对两种导电复合材料存在的力学/温度敏感特性交叉干扰问...     

可拼接式全柔性电容触觉阵列传感器设计与实验

针对现有机器人触觉传感器存在可穿戴性与可移植性差、不易维护及扩展等缺点,提出了一种可用于机器人仿生皮肤的全柔性电容式触觉传感器,并设计成12×12正方形触觉传感阵列和正六边形触觉模块两种可拼接式阵列结构.以炭黑填充硅橡胶作为电容式触觉传感器的弹性电介质,聚酰亚胺为柔性基体,有机硅导电银胶和金属膜为上下两柔性极板,共同构成压力敏感单元.介绍了电容式柔性触觉传感器的工作原理、结构设计及两种与之对应的电容触觉阵列无线数据采集与处理系统.实验结果表明,该全柔性电容式触觉阵列传感器及信号提取系统具有良好的稳定性与灵敏度,可用作人工皮肤实现全触觉感知.     

一种结构解耦的新型应变式三维力传感器研究

维间耦合一直是制约多维力传感器精度提高的重要因素,结构解耦也一直是多维力传感器追求的目标。提出了一种新型三维力传感器,可用于Fx、Fz、My3个维度广义力的测量,其敏感原理是结构解耦的,因此可具有更高的精度。介绍了这种新型三维力传感器的结构并分析其敏感原理。采用有限单元法对应变式三维力传感器进行结构静力仿真,利用ANSYS后处理器提供的路径映射技术,精确地获得了应变片的贴片区域。仿真结果表明,该新型传感器与目前的应变式多维力传感器相比,维间耦合误差有明显改善,维间干扰由传统结构的3.56%降低至0.40%。     

用于昆虫足力测试的三维微力传感器

介绍一种三维微力传感器的结构和工作原理,该传感器量程为-0.01~0.01N,分辨力为10μN,用于测量昆虫爬行时足底与接触面间的三维接触力。通过运用Ansys有限元分析软件,对这种结构的传感器进行结构静力分析和模态分析,验证这种结构传感器用于小量程三维接触力测量的可行性。昆虫爬行足力试验测试以及相关的试验数据表明:可以满足生物试验要求。     

一种三维柔性力传感单元的设计与实验

设计一种敏感单元为正四面体结构的三维柔性力传感器,对传感器进行受力分析,建立传感器单元受力的数学模型,利用有限元仿真验证上述分析过程的合理性,并通过试验系统对传感器进行标定和验证,测试结果利用BP神经网络进行解耦,结果表明该传感器能够实现0~11 N量程的三维力检测.     

电感式磨粒在线监测传感器的激励特性分析

针对电感磨粒传感器对小颗粒感应电动势微弱的现象,运用电磁原理、交流电原理、毕奥—萨伐尔原理,建立了该型传感器的感应电动势的数学模型,分析了激励频率、磨粒大小对感应电动势的影响,以及双磨粒通过传感器的情况,并进行了试验,验证了模型的正确性,为该型传感器的工程应用设计提供了依据。     

基于飞蛾触角的仿生MEMS导航传感器的设计与仿真

以飞蛾触角导航为仿生依据,通过建立其导航数学模型,利用MATLAB对该模型的导航原理进行仿真分析,结合仿生学,设计了一种新型MEMS三维角速度传感器模型,并对该传感器的加工工艺进行了设计,该传感器主要由折叠梁和坡莫合金棒组成,通过ANSYS分析,在9 V驱动电压的作用下,合金棒沿X、Y的振动幅度可达到80μm,通过理论计算,由偏航角速度产生的哥氏力为0.908×10-8N/(°·s-1),由翻滚和俯仰角速度产生的哥氏力为0.18×10-9N/(°·s-1)。