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.     

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.     

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。     

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%。     

一种改进的多传感器敌我识别算法

在深入研究证据理论中基本可信度分配和信任函数的关系基础上,首次提出把信任函数作为基本可信度分配进行数据融合的思想.应用这一思想对多传感器的敌我识别提出了一种改进的融合算法,仿真结果表明:该算法更具有可分析性,且计算复杂度也大大降低.     

触滑觉传感器的自适应模糊控制

本文引入了自适应模糊控制方法,通过对滑动信号的模糊控制器设计,控制机械手与接触界面的夹持力,表明了滑动信号的检测与接触力的控制可有效实现机械手对柔软、易碎、易变形物体的安全稳定抓取。     

阵列式传感器的触觉图像识别技术

通过对安装于机器人手爪上的半导体应变式阵列触觉传感器系统所采集到的触觉图像的分析,提出了基于模糊聚类原理的触觉图像统计特征识别技术。通过分析像素灰度矩阵信息,提取图像独立的统计特征量,建立相应的图像统计特征模型空间;由此,计算出各图像类的模糊相似系数矩阵,再运用聚类分析法将其改造成为模糊等价矩阵,划分出图像等价类,进而实现对目标图像的识别;实验结果表明,该方法能获得分布压、接触总力等信息,并能达到很好的触觉图像识别效果。     

Flexible Tactile Sensor for Tissue Elasticity Measurements

This paper presents a novel tactile sensing technique for tissue elasticity measurements. A prototype flexible tactile sensor has been successfully fabricated using polydimethylsiloxane as the structural material. The proposed sensor comprises an array of capacitors with no active elements used. By varying the sizes of sensing membranes within the capacitors, different stiffnesses of sensing diaphragms can be achieved. The elasticity of the targeted object can be thereafter measured based on the relative deflections of the sensing diaphragms. The fabricated sensor has been calibrated by an off-the-shelf polymer durometer hardness selector pack. The results show a sensing resolution of 0.1 MPa for elasticity measurement and a force sensing resolution as small as 5 mN. This flexible tactile sensor can be embedded on the distal portions of various endoscopic instruments for in vivo tissue elasticity measurements. $hfill$[2009-0143]      

基于FBG的机器人柔性触觉传感器

为了满足机器人与外界环境、对象发生接触及交互作用时的触觉感知需求,提出了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）的柔性触觉传感器．该传感器采用3×3 FBG阵列作为柔性传感元件,聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料构成双层柔性基体．介绍了传感器的传感原理并采用有限元方法对其弹性体进行力学仿真分析,基于标定实验平台完成该传感器的静态标定实验．传感器的空间分辨率为25mm,在10mm×10mm载荷施加单元下,对力的感知范围为0～7N,且传感器具有较好的线性度和灵敏度,重复性和一致性良好,力灵敏度为0.16nm/N．实验结果和分析研究都证明了柔性触觉传感器的可行性．该传感器与人体皮肤触感及结构极为相似,且布线简单、抗干扰能力强．     

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。     

一种新的RFID传感系统的防碰撞算法的研究

标签碰撞是射频识别RFID传感系统中常见问题,为了解决这个问题提出了一种新的非线性自适应Q值算法.非线性自适应Q值算法是在一次识别标签过程中非线性自适应改变参数Q值大小来解决标签数目不固定,且变化范围很大情况下的防碰撞问题.文章给出了算法的详细流程,并通过ReaderSim程序来仿真验证了算法的正确性.     

基于指纹传感器的盲文识别算法研究

针对盲人学习或阅读盲文困难大的问题,提出一种基于指纹识别传感器盲文识别算法.首先,通过半导体指纹传感器触压盲文书获取盲文凸点图像;接着,对盲文图像进行图像处理,包括二值化分割、形态学滤波、形状识别,获得凸点位置;然后,通过坐标变换计算得到凸点的排列矩阵,并进行二进制编码得到唯一的索引号;最后利用索引号检索国家标准的盲文...