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 ．     

基于导电橡胶的柔性动态触觉传感器系统及其图像恢复的研究

利用导电橡胶的压阻特性,设计并制作了基于导电橡胶的触觉传感器阵列.根据触觉传感器常用的静态处理方法的缺点,提出了先进行传感器动态扫描、然后采用“位置匹配法”恢复图形的新方法.完成了触觉传感器系统的软硬件设计,实现了数据的实时采集、传输、显示.􀁱     

基于多传感器数据的虚拟现实翻译机器人交互自动化系统设计

为进一步提升英语翻译机器人在交互过程中的翻译准确度,提出一种基于多传感器数据的虚拟现实交互自动化系统。首先,通过多种传感器采集用户的交互行为,并通过基于k最近邻算法与情景记忆的持续学习算法(简称KNN-EMAR算法)挖掘用户行为中的情感信息;再将情感信息以标签的形式融入待翻译的源语言的文本信息中,从而通过情感标签提高翻译机器人对用户表述内容的理解程度,提高英语翻译机器人翻译结果的准确度;最后利用虚拟现实技术,将用户交互行为转换为动画,并以用户交互动画+翻译语音的形式展示翻译结果。结果表明,KNN-EMAR算法可从用户交互行为中精准地挖掘出用户情感信息,且挖掘准确率可达到99.23%;情感信息的加入,使英语翻译结果的BLEU指标值和METEOR指标值得到明显提升,具有更好的英语翻译准确度;该系统可正常运行,输出用户交互动画+翻译语音的翻译结果,在跨语言教学中具有一定的实际意义。     

进化算法与基于同伦理论算法在多维触觉阵列传感器解耦应用中的对比

为获取大规模多维柔性触觉阵列传感器触觉信息,比较进化算法与基于同伦理论的算法在传感器解耦中的应用.仿真结果表明对一定规模的阵列传感器来说,进化算法解耦效果优于其它人工智能算法,但对大规模阵列传感器则无法满足实时性和准确性.通过引入时间参数,基于同伦理论的解耦算法将传统的传感器静态解耦转换成动态解耦过程.算法不仅适用于大规模阵列触觉传感器的信息解耦,而且解决高维、多参数传感器信息精确、实时解耦的难题.     

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。     

一种新型智能机器人触觉传感服装的研究

触觉技术在机器人感觉系统中占有非常重要的地位,同听觉、视觉一样,触觉是机器人感知外部世界信息的一种重要手段.文中对智能机器人触觉传感服装的理论模型进行了详细的论证,提出利用导电橡胶的压阻特性,设计阵列式触觉传感服装模型以及相应的信号处理和采集显示的软硬件系统,并通过实验取得了良好的效果.     

压阻式触觉传感器对法向力和剪切力的检测

灵活的触觉传感器应该具有像皮肤一样的功能,能够检测施加力的大小和方向.改进的压阻式触觉传感器,主要由中心芯和4个侧壁组成,法向力和剪切力的感测元件不同.将压阻式触觉传感器嵌入到一个聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体中,以实现力的柔性检测.通过仿真分析,得到此种触觉传感器对法向力的检测范围为600 Pa~65 kPa,可测得的最小剪切力为900 Pa.通过进一步分析,得到施加法向力和剪切力时法向力感测元件阻值的变化曲线,可得此种触觉传感器能够有效降低法向力感测元件与剪切力感测元件之间的干扰.所开发的触觉传感器可以灵活检测施加的法向力和剪切力,可应用于机器人手臂和假肢上.     

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。     

面向智能电视的隐式手势交互建模与算法

针对基于视觉的智能电视手势交互中用户认知负荷和操作负荷较重的问题,提出融合显式交互和隐式交互的手势交互算法.通过对基于视觉的智能电视手势交互场景分析,首先建立了基于用户行为和智能电视状态的多层次上下文模型,实现上下文的数据融合与特征提取;其次设计并实现了CDL-DFCM推理模型和显隐信息融合的隐式交互模型,识别交互情景事件并感知用户意图;最后实现用户与智能电视的隐式交互.实验结果表明,与现有算法相比,该算法在操作准确率、时间开销和手势移动距离等方面得到了明显改善,并有效地提升了用户体验.     

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。     

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。     

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.     

半导体集成传感器陈列

超大规模集成电路技术在传感制造中的应用,产生了高度密集的传感器阵列。这样的阵列可以用来获得被测量的一维或两维的信息。然而其设计有一系列的特殊问题,包括适当的集成水平,传感器的线性和均匀性等。木文将介绍目前最新发展起来的几种集成传感器的阵列的制造技术,工作原理,性能特征及读出电路的设计等。这些阵列主要有电容式和压阻式触觉传感器阵列,硅热电堆红外敏感阵列,集成P—n结温度计阵列,集成多通道记录阵列等。在此基础上总结集成传感器阵列设计中的若干问题。     

面向ERT大面积触觉传感的自适应优化成像方法

在动态的非结构化环境中,有效地感知物理接触对于智能机器人安全交互至关重要。为了能够检测各种潜在的物理交互,需要在机器人表面部署大面积触觉传感器。目前,现有的大面积触觉传感器主要是通过传感阵列方式实现的,但是大规模部署传感元件在实际应用中存在巨大挑战。电阻层析成像（Electrical Resistance Tomography,ERT）技术作为一种连续传感方式,有望克服传统触觉传感阵列的一些限制。为此,利用ERT设计了一款新型的大面积触觉传感器。在此基础上,提出了一种基于自适应感兴趣区（Region of Interest,ROI）的图像重构算法,将图像重构限制在交互区域内,以提高传感器的空间分辨率。为了验证提出成像算法的有效性,通过仿真与物理实验对其进行了全面评估。实验验证了该算法可以有效提高触觉传感器在交互区域的空间分辨率,使其具有较高的测量精度。实验结果表明,该传感器的平均定位误差为0.823 cm,能够准确地识别8种不同交互模式,其精度高达98.6%。这一研究工作表明,该传感器为机器人具身触觉传感的实现提供了一个新的解决方案。     

融合Unity3D和混合现实的虚拟场馆IDS

研究融合Unity3D和混合现实的虚拟场馆交互展示仿真方法,实现虚拟场馆的交互展示,提升用户交互体验效果。上述方法利用基础层为交互展示提供硬件设备;数据层通过调用硬件设备采集虚拟场馆数据;业务逻辑层中利用混合现实技术的KinectFusion算法,结合采集的数据,建立虚拟场馆三维模型,Unity3D软件内导入模型,依据模型信息设计基于寻路算法的交互方式,自动搜索交互展示路径,避免发生碰撞;应用层通过移动与旋转等操作,为用户提供场景切换与漫游等功能。仿真结果证明：上述方法可有效建立虚拟场馆三维模型,实现虚拟场馆的交互展示,为用户提供身临其境的交互体验;上述方法可有效搜索交互展示路径,精准避开障碍物。     

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.     

机器人压阻阵列触觉数据采样的研究

压阻阵列触觉传感器为减少外接引线，一般来用行列电极结构，给触觉的扫描采样带来了噪声。随着阵列数的增加，提高传感器的频响，将直接影响它的实时处理。为此，设计了一种新的行扫描采样电路，解决了这二方面的问题．     

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.     

隐私友好的步态数据采集与情绪识别方法

针对智能家居环境下隐私友好的步态数据,提出一种数据采集与情绪识别方法,通过电容传感器地板采集用户行走数据,形成家居环境下的用户步态数据集;根据采集的数据集提取18维步态特征进行用户情绪识别实验;在GRU＿FCN模型基础上,对卷积层和输出层进行修改优化,并提出GRU＿FCNPlus模型;对比7种常用模型算法,研究结果表明, GRU＿FCNPlus模型在4分类情绪识别任务中准确率比现有方法提高约5%.该方法可采集分析用户的情绪状态、身体状况、行为习惯等,在智能家居环境下的智能感知、人屋交互、用户体验等方面均有非常广阔的应用前景.     

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。