一种光纤维式机器人触觉传感器的设计研究

本文介绍了一种机器人触觉传感器的结构原理及设计方法。利用光传＝传感器的强度调节原理，可以产生压觉和滑觉信号。文中给出一些设定的参数。     

微型高抗干扰接近觉传感器

针对肌电假手抓取物体时感知接近距离的需要,设计了一种假手用微型接近觉传感器.传感器采用红外对管作为接近觉探头,运用红外反射光强原理,小巧的结构使之适用于安装在假手的指尖上.信号处理电路增添了调制解调部分,经滤波、放大后得到稳定的输出信号,该信号的电压随接近距离的变化而变化.实验表明,传感器的抗干扰能力较强,能胜任假手用接近觉感知.     

水下接近觉及多目标定位方法研究

针对水下环境下作业,根据水下超声传播与反射原理研制了一种新型接近觉传感器。本文详细介绍了水下接近觉的工作原理及组成,并对基于此传感器的多目标定位进行了仿真研究;与目前国内外所采用的几何相交定位技术不同,本文所采用BP神经网络定位方法突破了目前方法中定位目标数目的限制,通过区域模糊定位和角度精确定位的两类仿真实验表明了所采用方法的有效性及定位精度。     

二指夹持二维力传感器的研究

对于柔软或酥脆物品的灵巧且柔顺抓取一直是灵巧机械手的设计难点。如人手一样能够灵敏地感知力觉和物体信息,是解决这一难题的关键要素之一。为此,设计了一种小型八角环二维力传感器,详细介绍了八角环二维力传感器的工作原理和结构优化设计方法,并对传感器进行了标定。所设计的传感器体积小,结构简单,并集成了过载保护功能,具有高灵敏度、高强度等优点,具有良好的实际应用前景。     

基于MEMS技术的微操作三维力传感器研究

针对微操作过程中对微力觉信号的需求，以压阻检测技术为基础结合MEMS加工工艺，设计了一种用于微操作的三维力传感器，建立传感器的数学模型并用有限元分析软件对敏感弹性元件进行分析。利用悬臂梁受力弯曲变形的原理结合显微视觉技术，实现对传感器的标定，并给出了传感器的信号处理方法。实验证明，该传感器具有耦合小、测量分辨率高、线性度好、标定简单的优点，满足了预计的设计要求。传感器最大量程为10mN，x向与y向的分辨率均为2．4μN，Z向的分辨率为4.2μN。     

基于光纤布拉格光栅的柔性触滑觉复合传感研究

针对仿生皮肤柔性触滑觉复合传感问题,提出了一种基于光纤布拉格光栅的双层分布式传感单元。首先,研究了光纤布拉格光栅的传感机理,推导了基于参考光栅的温度补偿原理;然后,利用聚合物弹性材料对光纤布拉格光栅传感阵列进行保护性和增敏性封装,设计了双层"十字型"的分布式传感阵列单元,并对传感阵列单元压力灵敏度进行了仿真分析研究;最后,搭建实验系统平台,对柔性复合传感器进行了温度、触觉和滑觉传感实验。仿真和实验结果表明,该柔性触滑觉传感器具有良好的线性度和响应速度,温度灵敏度为13 pm/℃,是裸光纤布拉格光栅的1.31倍;正向压力灵敏度为7.289 nm/MPa,x正向和x负向剪切力灵敏度分别为0.060 2和0.063 6 nm/N;由滑觉传感特征信号可以获取物体的滑移信息。该传感器有望表贴或埋置于仿生手内部,对实现仿生手触滑觉信息感知具有一定的应用价值。     

机器人三觉机械手信号处理及控制系统的研制

机器人三觉（接近觉，接触觉，滑觉）机械手控制系统的关键问题是如何快速，准确地检测各感觉传感器发出的信号，并排除各种干扰信号，及时进行决策处理，保证机械手在抓举不同质地脏重量的物体时充分体现其自适应功能。     

光纤滑觉传感系统

本文采用平面反射式二维定点转动调制技术,给出了一种新型光纤滑觉传感器方法。     

高灵敏度光纤力觉传感器的研究

介绍一种集成在微型机械手中的高灵敏度二维光纤力觉传感器。它能同时测量抓取力和沿机械手轴向的装配力。实验证明 ,集成在机械手中的抓取力和轴向装配力传感器之间没有横向干扰。     

核动力检测机器人系统(Ⅲ)

本文论述了检测机器人的步进电机驱动电路、视觉系统中的固态摄象机和字符叠加器,还介绍了接近觉传感器的应用。     

An integrated sensor for pressure, temperature, and relative humidity based on MEMS technology

This paper presents an integrated multifunctional sensor based on MEMS technology, which can be used or embedded in mobile devices for environmental monitoring. An absolute pressure sensor, a temperature sensor and a humidity sensor are integrated in one silicon chip of which the size is 5 mmX 5 mm. The pressure sensor uses a bulk-micromachined diaphragm structure with the piezoresistors. For temperature sensing, a silicon temperature sensor based on the spreading-resistance principle is designed and fabricated. The humidity sensor is a capacitive humidity sensor which has the polyimide film and interdigitated capacitance electrodes. The different piezoresistive orientation is used for the pressure and temperature sensor to avoid the interference between sensors. Each sensor shows good sensor characteristics except for the humidity sensor. However, the linearity and hysteresis of the humidity sensor can be improved by selecting the proper polymer materials and structures.     

时栅位移传感器在构造场中的耦合特性研究

为了进一步溯源时栅位移传感器磁场耦合过程引起的误差,对时栅位移传感器在构造场中的耦合特性进行研究,并研制了一种基于指数形平面线圈结构的新型直线时栅位移传感器。建立传感器工程构造磁场的数学模型,分析传感器耦合间隙对线圈耦合平面磁场分布的影响,研究不同形状平面线圈的耦合特性;根据传感器的耦合特性,构建了一种新型直线时栅位移传感器测量模型,对该模型进行了电磁场有限元仿真和仿真误差分析,得出该结构最佳感应间隙为0.4 mm;对传感器的结构误差进行了溯源分析,进一步优化传感器的结构;搭建实验平台,利用双层PCB绕线工艺加工传感器定尺和动尺,对优化前后的传感器样机开展对比实验。实验结果表明,设计的基于指数形平面线圈结构的新型直线时栅位移传感器可以有效抑制传感器的四次误差,新研制的传感器样机的原始测量精度在原有的基础上提高了45.8%。     

Design of an absolute location and position measuring system for a mobile robot

This paper focuses on a development of a sensor system measuring locations of a vehicle to localize a mobile robot while it tracks on the track (location sensor). Also it focuses on a system configuration identifying the vehicle’s orientation and distance from the object while it is stationary at certain station (position sensor). As for the location sensor, it consists of a set of sensors with a combined guiding and counting sensor, and an address-coded sensor to localize the vehicle, while moving on the rail. For the position sensor a PSD (Position Sensitive Device) sensor with photo-switches sensor to measure the offset and orientation of the vehicle at each station is introduced. Both sensor systems are integrated with a microprocessor as a data relay to the main computer controlling the vehicle. The location sensor system is developed and its performance for a mobile robot is verified by experiments. The position measuring system is proposed and is robust to the environmental variation. Moreover, the two kinds of sensor systems guarantee a low cost application and high reliability.     

锅炉管道内压力,差压测量系统的研制

】介绍了由一只静压传感器和一只差压传感器构成的复合式传感器,并且把该传感器与ＭＣＳ－５１系列单片微型计算机通过一定的接口方式相联接,对锅炉管道内压力、差压进行巡回测量、记录。微型计算机对传感器输出信号进行处理。     

基于分时方法的高精度反射绝对式 纳米时栅位移传感器设计

本文提出了一种反射绝对式纳米时栅位移传感器的传感方法。采用反射单列式传感器作为反射绝对式传感器的精密测量部分,记为传感器A。为了实现绝对位移测量,设计了一个与传感器A相差一个周期的反射单列式传感器,记为传感器B,利用传感器A与传感器B相位作差实现绝对位移测量。采用标准印刷电路板技术制作了传感器样机,搭建了实验平台,进行了实验测试。测试结果表明,激励电极引线方式对接收电极带来干扰,从而造成一次谐波误差。为了抑制误差,提出了交叉反射结构和分时方法,交叉反射结构将感应电极与另一端的反射电极引线相连,增大激励电极和接收电极的距离,分时方法通过不同时间段对传感器A和传感器B施加激励信号,并把不工作的电极接地。实验表明该结构和方法相互配合有效的抑制了干扰,最终在400 mm范围内,补偿后实现了±300 nm的测量精度。     

基于三轴加速度计的多维力传感器静态自校正

提出了一种多维力传感器的静态自校正方法.将三轴加速度计静态应用,可以测得其敏感轴与重力加速度的相对夹角.将多维力传感器中集成三轴加速度计,在校正过程中,旋转施加着标准砝码的多维力传感器,测量力传感器的输出,同时通过三轴加速度计测量力传感器的旋转角度姿态,计算得到砝码重力施加在传感器E的力向量,最终自动地得到多维力传感器的校止矩阵.实验结果表明,该方法显著地提高了校正效率,但与通常的标定台校正方法相比,较正精度略低.     

A novel magnetostrictive static force sensor based on the giant magnetostrictive material

In order to realize static force measuring and improve the sensitivity of magnetostrictive force sensor, a novel magnetostrictive static force sensor with giant magnetostrictive material rod is presented. A Hall sensor integrated in the sensor is used to measure magnetic flux density variation under force. A special structure surrounding Hall sensor is proposed to improve the sensitivity. The design method of the giant magnetostrictive force sensor is expounded firstly. The magnetic characteristics are analyzed by FEM. A model is developed based on the coupled linear magnetomechanical constitutive equations and the experimental result shows that the model is good at reflecting the force. The optimal bias magnetic field and sensitivity are studied through experiments. The sensor sensitivity is 6.14 times higher than that of the sensor which dose not have a stainless steel ring. The paper lays a foundation for the development of magnetostrictive force sensor with giant magnetostrictive material.     

采用流场分析提高涡轮流量传感器性能的研究

以10 mm口径液体涡轮流量传感器为研究对象,经过对传感器内部流场进行分析,提出通过减小靠近叶片顶端的叶片受力面积,提高传感器测量性能的方法。从对特性曲线的分析出发,结合传感器数学模型,提出了一种利用不同流量点的仪表系数平方差Δ(K~2)评价传感器性能的方法。在此基础上,结合CFD仿真和传感器样机实验测试,研究了不同叶轮叶片形状参数对传感器性能的影响。实验结果表明:改变叶轮叶片形状能有效提高传感器的测量性能,切角参数为0.25时,传感器性能最优;此方法同样适用于其他口径涡轮流量传感器结构的优化。     

微拉伸系统中微弹簧力学传感器的研究

研究应用于薄膜力学微拉伸测试系统的微弹簧力传感器.在单轴薄膜微拉伸系统的基础上,通过有限元模拟分析,研究以S型弹簧为结构基础的微弹簧力传感器.根据模拟结果,利用高精度线切割和UV-LIGA(Ultraviolet Lithographie GalVanoformung Abformung)技术制备出微弹簧力传感器,并在自制装置上进行标定.标定结果表明,由负胶工艺制备的自由式微弹簧力传感器有良好的线性,而且与Ansys模拟的弹性系数结果一致,为微拉伸测试系统提供良好的条件.     

柴油机冷却水温度传感器断裂故障分析

针对柴油机冷却水温度传感器断裂的问题,通过对该测点管路流腔进行CFD仿真计算,分析了流腔内部速度和压力场的变化情况,确定了传感器的断裂原因。计算结果表明:传感器位置处流速较大,导致传感器下部受振荡力,且发生了空蚀,使传感器失效。本文针对此次传感器断裂故障提出了解决措施:对传感器的位置进行了优化布置;对传感器的结构形式进行了改进。通过改进,传感器随整机验证时间超过1500h,未再发生同类断裂故障,保证了柴油机的安全运行,为以后类似故障的分析和解决提供参考。