光纤阵列式触觉传感器模型的研制

本文提出了用于机器人物体分类系统的光纤阵列式触觉传感器的设想.按优化设计理论为探头设计了实现阵列扫描的八路转换开关.最终制造了2×4光纤阵列触觉传感器的模型,用多帧图形拼接法得一长方形的二元图象.     

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.     

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.􀁱     

触觉传感器的发展

对触觉传感器、触觉传感器阵列和触觉图象传感器的结构、工作原理以及发展趋势作了综合介绍.     

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.     

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.     

可任意构造自扫描阵列传感器技术

提出了用多个点传感器的构成可以测量同种或不同种参数的多维阵列传感器的方法和技术。所得的信号采用自扫描方式，并实行多路、多向信号同时传输，以利提高阵列传感器的采样速度，实现数据并行输出。此法特别适合于传感信息图象化处理，其输出可直接用于显示、驱动可形成图象数据。     

基于混沌电路的模拟式阵列触觉传感器A öD 转换电路

本文利用混沌帐篷映射电路对小信号敏感及非线性变换的独特性能 ,提出了一种新颖的适用于模拟式阵列触觉传感器的 A / D转换电路 ,具有调理放大和 A/ D转换功能一体化优点 ,并且电路简单、易于集成实现 ,可实现多路触觉信号的同时采样和 A / D转换     

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.     

Tactile sensing and control of robotic manipulation

—This paper reviews the current state of the art and predicts the outlook in robotic tactile sensing for real-time control of dextrous manipulation. We begin with an overview of human touch sensing capabilities and draw lessons for robotic manipulation. Next, tactile sensor devices are described, including tactile array sensors, force-torque sensors, and dynamic tactile sensors. The information provided by these devices can be used in manipulation in many ways, such as finding contact locations and object shape, measuring contact forces, and determining contact conditions. Finally, recent progress in experimental use of tactile sensing in manipulation is discussed, and future directions for research in sensing and control are considered.     

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。     

Comparison of contact sensor localization abilities during manipulation

This paper presents an experimental comparison of tactile array versus force-torque sensing for localizing contact during manipulation. The manipulation tasks involved rotating objects and translating objects using a planar two fingered manipulator. A pin and a box were selected as limiting cases of point and line contact against a cylindrical robot finger tip. Practical implementations of the two sensor types are compared theoretically and experimentally, and three different localization algorithms for the tactile array sensor are considered. Force-torque contact sensing results suffered from difficulties in calibration, transient forces, and low grasp force. Tactile array sensing was immune to these problems and the effect of shear loading was only noticeable for a simple centroid algorithm. The results show that with care, both of these sensing schemes can determine the contact location within a millimeter during real manipulation tasks.     

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。     

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．     

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]      

新型智能机器人触觉传感服装阵列标定的研究

为使智能机器人在汽车冲撞试验中获得准确的触觉信息,研发了一种基于导电橡胶压阻特性的新型触觉传感服装阵列.针对该传感阵列设计了静态标定试验装置,在常温下(25℃)研究了不同型号的导电橡胶( N05,N10,N15)的压阻行为特性,选出压敏性最佳的N10作为触觉传感服装的敏感元件;在此基础上提出了标定方案,标定结果表明:高...     

Recent progress in tactile sensing and sensors for robotic manipulation: can we turn tactile sensing into vision?1

This paper surveys recently published literature on tactile sensing in robotic manipulation to understand effective strategies for using tactile sensing and the issues involved in tactile sensing. It consists of a brief review of existing tactile sensors for robotic grippers and hands, review of modalities available from tactile sensing, review of the applications of tactile sensing in robotic manipulations, and discussion of the issues of tactile sensing and an approach to make tactile sensors more useful. We emphasize vision-based tactile sensing because of its potential to be a good tactile sensor for robots.     

机器人触觉传感技术研发的历史现状与趋势

触觉是机器人实现与外部环境直接作用的必需媒介．相对其它机器人传感技术触觉传 感技术已明显落后．本文从总体上简要回顾触觉传感技术研发历程，分析指出其中的不足与 主要原因．在简述目前触觉传感技术研发的现状后，介绍分析机器人技术发展的新趋势及随 之而来的触觉传感技术发展趋势．对今后触觉传感技术的研发提出我们的见解．