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。     

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。     

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.     

基于Matlab的接触压力分布测量系统的设计

介绍了一种基于柔性触觉传感器的接触压力分布采集系统和利用Matlab进行系统设计的方法,采集分析系统由柔性触觉传感器阵列、信号处理采集电路和分析软件三部分构成.重点介绍了分析软件对多路传感器数据信号的实时采集、显示、存储,并实现常规文件处理、分布图像绘制等功能的设计.结果表明:系统具有较好的稳定性和分辨率,能够方便地实...     

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。     

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.     

用厚膜电路实现阵列触觉信号的采样

阵列触觉的外接引线问题对传感器的制作工艺、信噪比和实际应用都有重要影响.本文介绍了一种用本地厚膜电路实现阵列触觉传感及其采样信号输出的方法,使压阻式点阵、间距为1 mm的触觉传感器仅需6根外接引线.在给出传感器结构制作方法的基础上,对信号采样电路作了详细的阐述,并将各功能电路以厚膜电路的形式集成于传感器上,整个传感器完全实现小型化和外接引线最少化,能方便地应用在多种场合.最后,对传感器的多种性能指标进行了检测和评估.     

三维柔性触觉/热觉传感器设计与仿真

针对目前触觉传感器研究中不能兼有柔韧性、多维力测量和热觉与触觉信号混杂等难题,设计了一种柔性多功能触觉/热觉传感器。介绍了该传感器的基本结构,并基于聚偏氟乙烯（ PVDF）薄膜的特性建立了三维力并行测量的数学模型。触觉检测基于PVDF的压电效应,热觉检测基于PVDF的热释电效应。通过对触觉和热觉信号做比例减法运算,从而彻底区分触觉和热觉信号。     

环形空间阵列扭矩传感器信号处理

环形空间阵列扭矩传感器是一种基于交流电磁感应技术,应用于极端恶劣环境下扭矩动态测量的非接触式传感器.针对环形空间阵列扭矩传感器的特点,设计和实现了控制和信号处理系统.着重对传感器的信号处理部分进行分析和研究,设计了相应的信号处理电路,采用数字移相技术提高信号相位差测量结果的精度,通过在FPGA芯片上配置NiosII软核...     

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。     

压阻阵列触滑觉复合传感器

本文介绍了一种压阻式16×16点阵,间距为1mm的触觉传感器的结构、设计及制作方法, 对传感器采样电路的工作原理也作出了较详细的阐述．文中还简单介绍了阵列触觉图像处理 的方法和如何通过触觉图像的动态变化得到滑动信息,最后给出了传感器的实验结果和结论 ．     

碳纳米管/PDMS复合材料柔性阵列压力传感器制备与实验

以碳纳米管（CNTs）作为导电填料,聚二甲基硅氧烷（PDMS）为基体材料,采用溶液法制备出CNTs/PDMS导电复合材料。研究了碳纳米管浓度对复合材料的电学特性和压阻特性的影响规律,得到碳纳米管在PDMS中的渗滤区域。通过复合材料的压力灵敏度优化碳纳米管浓度。以制备的复合材料为敏感材料,FPCB工艺加工的柔性基板为电极,设计制备了一种简单结构和工艺的柔性阵列压力传感器。用零电势法设计了阵列电阻读出电路与LabVIEW实现的上位机配合,实现信号读取和显示。最后通过一个应用实例表明,该柔性阵列压力传感器及信号处理系统可以实现压力分布与大小的实时监测,可为柔性阵列压力传感器设计与制备提供参考。     

中国微米纳米-基于混合频率激励的新型公共电极式电容触觉传感阵列设计

本文设计了一种基于混合频率激励的三自由度柔性电容触觉传感阵列。每个传感单元中由传感电极层上的四片传感电极和公共电极层上的一片公共电极构成四个电容传感子单元,当四个电容传感子单元按正方形排列时,所测得的接触力将被分解为一组正向压力和两组剪切力分量。信号采样采用混合频率激励的方法替代单频激励,四片传感电极分为激励端和输出端,激励端加载频率分别为f1和f2的两组电压信号Ui1和Ui2,输出端的两组信号通过带通滤波器可提取四组谐波分量,从而实现四个电容传感子单元的电容量测量。该方法简化了信号采样机构,有效实现多维触觉信息的同步检测与分离。每个传感单元在z轴方向的正向压力测试灵敏度为0.17%/mN,x-y轴方向的灵敏度为0.43%/mN。结果表明该触觉传感阵列是一种有价值的可实现低成本触觉传感的新型测量装置。     

A Polymer-Based Flexible Tactile Sensor for Both Normal and Shear Load Detections and Its Application for Robotics

This paper proposes and demonstrates a novel flexible tactile sensor for both normal and shear load detections. For the realization of the sensor, polyimide and polydimethylsiloxane are used as a substrate, which makes it flexible. Thin metal strain gauges, which are incorporated into the polymer, are used for measuring normal and shear loads. The salient feature of this tactile sensor is that it has no diaphragm-like structures. The unit tactile cell characteristics are evaluated against normal and shear loads. The fabricated tactile sensor can measure normal loads of up to 4 N, and the sensor output signals are saturated against loads of more than 4 N. Shear loads can be detected by different voltage drops in strain gauges. The device has no fragile structures; therefore, it can be used as a ground reaction force (GRF) sensor for balance control in humanoid robots. Four tactile unit sensors are assembled and placed in the four corners of the robots sole. By increasing bump dimensions, the tactile unit sensor can measure loads of up to 2 kgf. When loads are exerted on the sole, the GRF can be measured by these four sensors. The measured forces can be used in the balance control of biped locomotion systems.     

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PVDF压电薄膜灵巧手触觉传感器的研究

研制一种可以感知触滑觉的传感器,该传感器由PVDF薄膜制作,因其柔顺的表面及小巧的尺寸使之能粘贴在手指上.信号处理电路对薄膜产生的微弱电荷信号进行转换、滤波、放大.软件程序采集并分离触滑觉信号,根据特征值的大小判断是否输出相应的感觉信息.