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.     

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EIT技术的柔性触觉传感器的设计

随着机器人技术的日益发展,柔性传感器在机器人皮肤上的应用也得到了新的发展。本文提出并研究了一种基于导电聚合物压敏电阻效应的柔性触觉传感器的设计,使用由聚二甲基硅氧烷PDMS（Poly Di Methyl Siloxane）和多壁碳纳米管（MWCNTs）混合而成的导电橡胶作为传感器主体,运用EIT（Electrical Impedance Tomography）技术,设计并制作了本系统的硬件电路,并用其检测、传输导电橡胶的边缘电势数据。最后在计算机中应用工具包EIDORS进行有限元模型和图像重构技术,有效且直观的将导电橡胶上的受力位置表现出来。实验对1~3个目标分别进行了成像,证明了本设计的可行性。     

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。     

柔性触觉传感器主要技术

结合理论分析和文献报道对现有柔性触觉传感器的主要技术进行了归纳总结,主要包括微机电系统(MEMS)的压阻原理,通过惠斯顿电桥将力转换成电量的基本原理,基于新型材料聚偏二氟乙烯(PVDF)的压电特性,电介质的力学性质与电学性质的耦合作用,以及基于导电橡胶的柔性触觉传感器导电机理和压阻效应。概述了3种主要技术物理特性,总结了3种主要技术应用在柔性触觉传感器上的优缺点和在各个领域上的实际应用,提出了触觉传感器一些有待解决的问题和研究方向。     

一种新型三维力柔性阵列触觉传感器研究

研究了一种基于压敏导电橡胶的新型三维力柔性阵列触觉传感器,突破了目前触觉传感器不能兼有柔韧性和检测三维力的局限性,实现了真正类皮肤.该传感器利用了压敏橡胶的压敏特性,通过检测橡胶的电阻变化来分析受力信息.介绍了该传感器的基本结构,分析了其工作原理,给出了导电橡胶受力时的有限元分析结果,并对传感器进行了初步的仿真研究,结果表明该传感器能够实现检测三维力信息,为三维力柔性阵列触觉传感器的设计研究提供了新思路.     

基于导电橡胶的柔性压力/温度复合感知系统

以石墨烯/炭黑/硅橡胶复合材料作为压力和温度敏感材料,聚酰亚胺作为柔性基底,设计了一种应用于智能机器人皮肤可大面积成型的柔性压力/温度复合感知系统。同时,采用微处理器Mega128和LabVIEW分别搭建了柔性压力/温度复合感知系统的信号采集电路与人机交互界面,对压力与温度数据进行分析、处理和显示。结果表明：采用石墨烯/炭黑/硅橡胶复合材料同时作为压力和温度敏感材料,既能简化敏感单元的制作工艺,又有助于传感器阵列的大面积成型。利用该压力/温度复合感知系统可以同时测量压力和温度,进一步提升机器人皮肤的智能度。     

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。     

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,并提出了一种能感受冷、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.     

导电橡胶力敏传感器研究进展

介绍了导电橡胶力敏传感器的应用前景,分析了导电橡胶传感器的基本特性。通过对该传感器敏感单元制备过程的研究,指出了影响复合材料导电性能的主要因素包括填料类型、填充量、基体材料性能以及制备工艺等。通过对导电橡胶传感器压阻特性的研究,阐述了导电橡胶复合材料的导电机理。描述了该传感器的结构设计从检测简单的单向压力到检测三维力的发展过程。表述了制约导电橡胶力敏传感器的发展中的主要因素,并对未来研究方向提出了展望。     

一种基于阵列式触觉传感器的主动触觉搜索方法及仿真

本文在一种二指节手指模型的基础上，提出了一种新的主动触觉搜索策略和方法，综合利用阵列式触觉传感铭的输出图象来不断改变机械手的姿态，从而依次有序地搜索到三维物体的特征点，并据此生成物体的三维图形。此外还讨论了上述方法的计算机仿真实现。     

虚拟触觉传感器的仿真模型研究

本文根据真实触觉传感器的原理,对虚拟触觉传感器的仿真模型进行了研究,以便 在机器人手抓拾取操作中揭示与材料特性相关的触觉信息瞬态特性,进而为在虚拟环境中从 事基于传感信息的机器人柔性操作、精密装配操作等提供良好的研究平台．     

机器人触觉传感技术研发的历史现状与趋势

触觉是机器人实现与外部环境直接作用的必需媒介．相对其它机器人传感技术触觉传 感技术已明显落后．本文从总体上简要回顾触觉传感技术研发历程，分析指出其中的不足与 主要原因．在简述目前触觉传感技术研发的现状后，介绍分析机器人技术发展的新趋势及随 之而来的触觉传感技术发展趋势．对今后触觉传感技术的研发提出我们的见解．     

两柔性机器人协调操作的动力学模型及其逆动力学分析

柔性机器人动力学是当前机器人研究的热点,而其协调操作问题目前仍为空白．本 文首次建立了柔性机器人协调操作刚性负载的动力学模型,利用有限元法和Lagrange方程, 在柔性机器人协调操作的运动学和动力学协调约束条件基础上,推导出系统的动力学方程, 提出了其逆动力学问题的解决方案,并成功给出了平面两3R柔性臂协调操作的数值算例．     

基于变分的图像恢复算法及收敛性

提出了一种保持边缘的正则化图像恢复算法,该方法可有效地用于求解线性逆问题的非凸优化过程.通过对正则化函数及相应泛函性质的理论分析,得出了使泛函达到最小的正则化函数表达式;引入一个与原非凸泛函相应的二元泛函,将非凸优化问题转化为本质上的凸优化问题,采用松弛迭代算法获得非凸优化问题的局部极小解;证明了所提出的算法是全局收敛的.通过实验验证了算法的有效性.     

航天机器人用六维腕力传感器动态特性研究

本文主要论述航天机器人用六维腕力传感器动态特性的相关问题．讨论了传感 器动态性能的标准问题，给出了该传感器动态补偿器的设计方法，对实现中的一些问题进行 了初步探讨，最后给出实际的测试结果．值得一提的是，这是我们首次在传感器实际应用中 实现了动态补偿，为传感器动态性能的提高迈出了坚实的步伐．     

图像恢复的高效并行算法及关键技术

首次从并行处理的途径分析了能产生高恢复质量，但具有高计算复杂性的图像恢复算法BNM的并行性，并对影响该算法并行效率的关键问题，提出了有效的解决方案：①采用条状重叠的数据分配方案，减少了并行处理中的通信量；②给出了不同读取策略的内部实现模型，分析了不同读取策略对I／O带宽产生的影响，提出了能够获得高I／O性能的读取策略；⑧提出了降低通信量的“关键位通信”方法．综合运用上述策略，设计并实现了高效的并行BNM算法．理论分析和实验表明，该并行BNM算法具有很高的加速比、并行效率及很好的可扩展性，是解决图像恢复实用性的有效途径。     

颜色特征在图像检索中的应用研究

在基于内容的图像检索中,颜色作为一种重要的图像视觉信息已得到了广泛的应用,它将图像颜色空间各分量的统计信息用直方图的形式反映了出来,具有简单、明了和抗干扰能力强等特点.提出了一种基于尺度空间理论的直方图定性匹配算法.该算法提取尺度空间中直方图的定性特征,然后根据规定的匹配度量公式得到直方图的匹配度量.实现了由粗到精逐层匹配直方图,逐渐检索到最匹配图像的方法,经实践检验取得了较理想的效果.     

一种传感器虚拟检测系统的开放实验研究

介绍了一种基于虚拟仪器技术的角度传感器检测系统开发的开放实验设计方案,分析了线性角度传感器的电器特性,阐述了实验的详细设计方法。该开放实验可由学生根据企业需求来设计开发,并已经应用于角度传感器的工业生产及应用检测中,该虚拟系统具有运行稳定、价格低廉和使用便捷等特点。     

退化模型未知的图像复原方法

在退化模型未知的情况下对图像做复原处理时，主要有两种方法：一种是直接测量法，另一种是间接估计法。本文介绍了这两种方法，给出了一些较为典型的算法。