基于PVDF的三维指尖力传感器设计

在智能机械手控制过程中,为了获取指尖力三维信息,设计了一种基于聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜的指尖力触觉传感器,并通过数学模型描述了压电薄膜及传感探头原理,设计了相应的调理电路。以和接触面所呈不同角度的指尖力为测试对象。测试结果显示:所设计的指尖力传感器能准确检测指尖力的三维信息,可用于实际的指尖力检测。     

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.     

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...     

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。     

基于PVDF压电薄膜的触觉传感器研究

模仿人体手指的构造,制作了一种以不同硬度的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为外层材料,聚偏氟乙烯(PVDF)为传感元件的柔性触觉传感器,利用电荷放大器采集传感器与五种常见物体接触并滑动时产生的振动信号,对信号进行选取、滤波、提取特征值等处理,结合分类算法,对物体材质进行辨识分类.实验证明,此传感器对5种常见物体材质的识别率可...     

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PVDF的三维力机器人触觉传感器的设计

当机器手抓取时物体受力信息检测是抓取过程顺利进行的基础,检测三维方向上的力便可充分反映物体的受力信息。当前用于抓取过程中三维力检测的触觉传感器还存在着一些不足,基于此,论文拟设计一种基于PVDF的三维力机器人触觉传感器。论文展示了传感器的结构设计,建立了压电薄膜及传感头结构的数学模型,设计了调理电路并对传感器进行测试和验证,结果表明该传感器能有效检测机器手抓取过程中的三维力信息。     

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。     

基于柔性三维力触觉传感器的滑觉识别算法研究

针对智能机器人在软抓取过程中对三维力感知和滑觉识别的需求,本文以炭黑/碳纳米管为敏感材料,硅橡胶为基体,聚酰亚胺为柔性电极,设计了可以实现三维力感知的柔性触觉传感器;同时设计了一种可以实现滑觉识别的基于小波变换-相空间重构-支持向量机(DWT-PSR-SVM)的融合算法。针对机器人软抓取的实验结果表明,该传感器能够有效地检测三维力,通过所设计融合算法能识别在机器人抓取任务中的滑动状态和非滑动状态,可以进一步应用在机器人软抓取的工作中。     

一种新型柔性触觉阵列传感器信号处理电路设计

依据一种利用压阻特性的3×3点阵的柔性触觉传感器,设计了针对这种新型柔性触觉传感器的信号处理电路。该电路能完成信号放大、阵列信号的选通、A／D转换以及通过LED电路对其信号的采集。并详细地阐述了电路的原理和所用芯片的功能。所设计的信号处理电路能够判断出这种触觉传感器单元所受三维加载力的大小和位置。通过在正向压力的加载试验,验证了电路的可行性。     

A flexible capacitive tactile sensor array with micro structure for robotic application

A flexible capacitive tactile sensor array with micro needle structure is proposed in this paper for robotic application. Micro needle layer made of polydimethylsiloxane （PDMS） is sandwiched between the upper electrode layer made of PDMS and the bottom electrode layer fabricated on polyester （PET） film. The PDMS material renders the device adequate flexibility as it can be rolled into a cylinder. The single cell size in the fabricated 4 ~ 4 sensors array is 0.7 ~ 0.5 cm2 and the initial capacitance of each cell is 0.86 pF. The fabricated cell shows a sensitivity of 3.26%/mN within the full scale range of I kPa. The micro needle structure gives better repeatability and stability. The maximum error during each measurement is about 3.2%, while the minimum error is about 1.2%.     

柔性触觉传感器在机器人上的应用综述

柔性多维触觉传感器的研究对于智能机器人的发展至关重要,研制符合实际应用要求的触觉传感器已经成为智能机器人发展中的关键技术之一.在分析国内外研究现状的基础上,阐述了触觉传感器应用在机器人上的主要技术,包括敏感材料选择、结构设计、解耦算法、信号获取电路、传感器标定以及虚拟触觉的研究等,为触觉传感器的研究提供方向.     

RBF神经网络在柔性触觉传感器解耦中的应用

针对柔性触觉传感器模型高度非线性、解耦难度大等问题,提出一种有效的方法来模拟柔性触觉传感器在实际应用中含噪声的情形。首先在理想条件下的传感器模型上添加不同幅度的高斯白噪声并建立其数学模型,之后通过K-均值和递归最小二乘法优化RBF神经网络,并利用优化后的RBF神经网络算法逼近受噪声干扰的传感器阻值与形变之间的高维非线性映射关系,最后基于不同的展开幅度通过行列阻值解耦出传感器三维形变信息,获得了较好的解耦精度。解耦结果表明,RBF神经网络算法具有较强的鲁棒性和抗噪声能力,能够很好地逼近含噪声的传感器高维非线性数据之间的映射关系。     

动态触觉传感器的三维力学分析与补偿

建立了动态触觉传感器的三维力学模型 ,计算了触觉传感器表面弹性保护膜的低通效应值 ,利用反卷积算法部分补偿了这种低通效应 ,并对该算法进行了仿真实验。实验结果表明该算法的收敛性和接触力重构准确度能够满足实际应用的需要     

电涡流传感器建模与仿真分析

利用电涡流位移传感器可以研制出防水性电子数显卡尺。应用有限元技术(ANSYS软件)对空心平面线圈的三维电磁模型进行了仿真分析,建立了以空心平面线圈为特征的电涡流传感器数学模型,并将线圈分解为多个导线,分别独立仿真,最终进行合成。将仿真结果与实验结果相对照,结果表明:上述仿真结果与实际传感器的特性是吻合的。本研究结果为这种传感器的实际应用提供了有利的分析方法和手段。     

一种二维力/扭矩传感器的设计

针对用于测试旋转型行波超声电机工作状态下定子、转子摩擦力/力矩的特殊要求,并利用有限元法对传感器进行了结构优化,设计了组合式二维传感器,该传感器的一维测量法向正压力;另一维测量扭矩。法向力的量程为0~200N,准确度为0.09%;扭矩的量程为0~2N.m,准确度为0.41%。满足了试验要求。     

内凹面触觉传感器设计与接触过程分析

设计一种用于微创手术（ MIS）的圆锥形内凹面触觉传感器,不仅可以分析接触力,辨别不同软组织的相对硬度,而且能得到软组织的材料参数,进而辨识组织和可能的组织病变。首先,建立传感器与弹性体间的接触模型;然后,根据弹性与粘弹性对应原理建立传感器与粘弹性体的接触模型,解算出剪切模量等参数信息;最后,通过实验验证了该传感器的可行性。