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.     

精密压阻弹性体及力敏触觉传感器阵列

空气热氧化用多元醇溶剂热方法得到的金属钌纳米颗粒,可以得到纳米氧化钌颗粒,将其与金属钌纳米粉体混合,使其具有适当的聚集特性,将混合粉体与硅橡胶复合,呈现具有良好的压阻重复性和压阻敏感性,测量不同尺寸电极间的压阻行为,表明此种导电硅橡胶在毫米尺寸以上呈现一定的标度不变性,表明材料在一定尺寸范围内满足微型化要求,适用于集成的压阻弹性体应力测量阵列,我们制备了测量面载荷分布的阵列电极,设计了用于动态触觉传感测量的电路和支持软件,结果表明,针对压阻材料电阻/载荷敏感特性,通过每个压阻单元微秒级的信号获取和数据处理,可以实现毫米尺度的静态或动态载荷三维成像,该传感阵列的可重复和定量特性使其基本满足实用的人体工学器件要求。     

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。     

精密压阻弹性体及力敏传感器阵列

将金属钌(Ru)、二氧化钌(RuO2)、甲基乙烯基硅橡胶(PMVS)按特定比例混合,所得导电硅橡胶中的导电颗粒具有适当的聚集特性,而且该种导电硅橡胶呈现良好的压阻重复性和压阻敏感性.研究不同尺寸电极的压阻行为,发现此种导电硅橡胶在毫米尺寸以上电阻随载荷变化稳定,重复性较高.通过测量不同尺寸电极压阻关系和电阻弛豫关系,拟合了用于回归载荷的压阻曲线和弛豫曲线,用该曲线对每个传感单元的阻值校正,得到阵列上的载荷分布.结果表明,该种导电硅橡胶在一定尺寸范围内满足微型化要求,适用于集成的压阻弹性体应力测量阵列;利用该种导电硅橡胶,可以实现毫米尺度的静态或准动态载荷灰度成像.     

硅电容式触觉传感阵列及相关技术

从目前硅电容式触觉传感阵列的研究现状出发,详细分析了各种阵列单元结构、加工工艺、读出电路的设计和性能特征等。最后探讨了今后触觉传感阵列的研究趋向和发展前景。     

一种新型智能机器人敏感皮肤的触觉传感器阵列

本文提出了一种眼精密，高位置分辩率，快速响应的，可任意分布的，便于大规模集成的智能化机器人的多参量融合的的阵列触觉传感器，介绍了石英晶振精密分布测量压力，形变，温度，生物量和化学量的原理。该系统传感及信号传输方法独特，精度，分辩率和响应速度等指标优于其他机器人敏感皮肤系统。     

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。     

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。     

集成化触觉阵列传感器的研制

介绍了一种集成化单晶硅触觉阵列传感器。该传感器共有 10 0个触觉单元 ,芯片尺寸为 2 5mm×2 5mm ,厚度小于 10mm。在制造工艺上 ,把CMOS工艺和半导体平面工艺融为一体 ,利用MEMS技术在每个触觉单元上制造了触觉受力点 ,易于感受所触物体 ,其测试、记录过程由计算机完成。该种传感器具有一定的开发价值和应用前景。     

基于阵列式触觉传感器的中医脉象采集系统的设计

给出了一种基于电容式触觉传感器阵列的新型中医脉象采集系统的设计,弥补了以往单点压力传感器定位不准、信息量少、重复性差等缺点,目的是为中医脉象的客观化研究提供技术支持。本系统包括采集器软硬件、PC端软件设计以及基于斜率阈值的脉象起始点、主波峰值点特征提取方法。系统采集的脉象波形稳定,通过与人工标注的数据对比,特征提取算法的误差在0.02 s以内。     

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。     

炭黑/纳米Al2O3填充柔性压敏导电硅胶体系的研究

基于柔性触觉传感器中用到的压敏导电硅橡胶,研究添加纳米Al2O3对导电硅橡胶电特性的影响.从理论上研究纳米Al2O3改性的微观和宏观机理,并通过实验对添加不同量纳米Al2O3的压敏导电硅橡胶导电性、室温下的导电稳定性、压阻特性进行比较分析.实验结果表明:在炭黑浓度恒定的压敏导电硅橡胶中适量添加纳米Al2O3,可有效提高复合材料的导电性,稳定性,增大复合材料的压力敏感范围.     

基于相控阵技术的新型无源RFID标签理论研究

基于无源超高频射频识别(UHF RFID)系统的基本工作原理,提出了一种新型标签,将相控阵天线引入无源标签,使得标签具有了定位功能,并且可以改善UHF RFID系统的通信距离.对标签相控阵天线各参数进行了理论数值分析,并使用Matlab软件针对不同的天线阵元个数和阵元间距仿真天线波束幅值与方向性参数,进而实现对理论分析结果的验证.结果表明:理论与仿真结果相符.通过仿真确定了合适的相控阵天线参数,为进一步的研究设计奠定了理论基础.     

Analysis and design of a new piezoresistive tactile sensor system for robotic applications

The development of an experimental tactile sensor system fitted on a robot work-table is analyzed in this paper. In the first stage of this research a 16 × 16 piezoresistive sensor was used, attached on the work-table of an ASEA IRB-2000 robot. The keypoint of the above design is that the sensor is not used just to obtain texture information, as it is happens when it is fitted on the gripper, but also to obtain tactile data from the object nonvisible base-surface and finally the object weight. The experimental system is designed so as to allow variation in the design parameters to determine the best set of parameter values for optimal performance of the sensor. Experiments carried out show the operability of the above system and, furthermore, the advantages using this sensor topology.     

基于压缩感知理论的声矢量阵方位估计方法

水下目标在方位估计搜索空间中具有稀疏性,基于声矢量传感器阵空间稀疏模型实现小样本条件下的方位估计,结合压缩感知(CS)理论框架下方位估计的特点,通过对平滑l0范数快速精确的求解来估计目标方位角,该方法具有运算速度快、高分辨的特点.通过实验仿真从运算时间、分辨力等方面与常规波束形成(CBF)算法和最小方差无失真响应(MVDR)算法进行比较分析,验证了该方法的可行性与有效性.     

一种基于Zig Bee的新型智能气象站设计

根据气象站升级需要,介绍了一种新型智能气象站.硬件上采用模块化设计方法,每个采集器为一个单独模块,大大减少维修难度和维护成本.摒弃传统有线的传输方式,采用Zig Bee无线组网技术,使新型气象站没有传输布线成本.坚持低功耗的设计思路,并采用太阳能供电为主电源与锂电池供电相结合,不再需要接入外接电源,布站简单,运行可靠,维护方便.现已在江西南昌建立了一套新型智能气象站实验站进行运行比对试验.