电容式触觉阵列传感器的原理与设计

触觉是构成智能机器人的核心技术——感觉技术的重要组成部分。电容式触觉传感器在智能机器人的设计中具有很高的实用价值。本文论述了电容式触觉阵列传感器的测量原理,给出了该传感器及其变送电路的设计,讨论了数据采集系统的结构。     

电容式柔性触觉传感器设计

为了实现对机器人指端触觉压力的检测,设计了一种电容式柔性触觉传感器,以PORON聚氨酯材料作为电容式触觉传感器电极间的弹性绝缘介质,导电膜在空间上呈垂直分布,分别交叉粘贴于 PORON聚氨酯材料上、下表面构成电容式触觉传感器的上、下电极,一起组成柔性电容传感单元,该触觉传感器制备工艺简单,材料成本低廉。测试结果表明,该触觉传感器及其信号采集与处理系统能够检测0~ 20Ｎ的触觉压力,曲线拟合最大误差为 6.44％,重复性误差为6.29％,能够实现触觉压力的检测,为在机器人指端实现触觉压力的检测提供一种参考。     

集成触觉传感器阵列

触觉传感器可以探测到被接触物体的状态、图象、硬度等信息,是机器人操作和控制的基础。本文介绍了触觉传感器的信息构成、集成触觉传感器的阵列结构及信号处理系统,指出了在集成触觉传感器研究中亟待解决的问题。     

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。     

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.     

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。     

一种基于阵列式触觉传感器的主动触觉搜索方法及仿真

本文在一种二指节手指模型的基础上，提出了一种新的主动触觉搜索策略和方法，综合利用阵列式触觉传感铭的输出图象来不断改变机械手的姿态，从而依次有序地搜索到三维物体的特征点，并据此生成物体的三维图形。此外还讨论了上述方法的计算机仿真实现。     

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。     

容栅旋转编码器原理及应用

以旋转容栅编码器为例,简述容栅传感器的测量原理及其结构,分析容栅自身以及容栅芯片的特点,通过机械机构设计和容栅编码器后续电路设计,提高其工作可靠性,并应用于实际工程中.     

基于MeeGo的电容式触摸屏驱动设计

随着人们对操控要求的不断提高,电容触摸屏因为能支持多点触摸而得到广泛使用。本文基于Nokia和Intel公司合作开发的开源操作系统MeeGo,采用基于内核对象的Linux输入子系统来设计触摸屏的驱动。该方案极大地方便了触摸屏的驱动开发,可应用在车载娱乐、上网本、智能手机等电子产品上。     

PI电容湿度传感器结构改进与性能分析

本文分析了电容型湿度传感器的电极和感湿膜的几何形状,设置感湿膜单元结构为圆柱体或者瓶径体等形状,增大接触面积以减少响应时间,整体感湿膜单元排列成圆环形阵列,上电极也采用圆环形阵列排列,覆盖在感湿单元阵列上方.最后对设计的传感器灵敏度,响应时间等性能进行了分析,得出了有益的结论.     

中国微米纳米-接触式电容微加速度传感器的设计与分析

设计了一种新型接触式电容微加速度传感器。针对传感器结构,建立了考虑接触效应的周边固支圆形膜片在集中载荷作用下与基底“接触”前后的简化分析模型,并给出了接触半径的计算公式。为接触式传感器的研制奠定了理论基础。     

广域次声传感器阵列网络系统设计

针对次声信号检测的需要,本文设计了一种广域次声传感器网络系统,采用电容式次声传感器和次声信号采集仪组成检测系统,完成对次声信号的采集和接收,并通过系统软件设计完成对采集的次声信号进行实时分析、处理、存储及显示。     

厚膜陶瓷电容式压力传感器设计与制备

结合厚膜技术、陶瓷技术研制了双电容结构的压力传感器,详细阐述了厚膜陶瓷电容式压力传感器的结构设计、工作原理、制备方法、测试结果.试验结果表明:研制的传感器工作稳定,测量精确,非线形误差低于1.0%,迟滞误差小于0.5%,测试电容和参考电容温度系数几乎一致.     

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.     

新型电容式液位变送器的研制

本文介绍了一种电容式液位传感器的工作原理和电路设计的新方法,它通过利用单片的电容/电压信号转换芯片CAV424实现了对电容量简单而准确测量,该变送器具有测量精度高、可靠性好和较高的性价比等优点.     

一种新型CMOS电容式绝对压力传感器的设计

提出了一种新型的采用标准CMOS工艺结合MEMS后处理工艺加工的电容式绝对压力传感器.传感器结构部分是由导体/介质层/导体组成的可变电容器.电容的上下极板分别为CMOS工艺中的多晶硅栅和n阱硅,中间介质层为栅氧化层.在CMOS工艺加工完之后,利用选择性的体硅腐蚀、pn结自停止腐蚀以及阳极键合等MEMS后处理工艺来得到传感器结构.与传统的电容式压力传感器相比,这种结构具有更大的初始固有电容,这样可以抑制寄生电容的影响,从而简化检测电路的设计.文中,应用多层膜理论模型分析了传感器的结构,并利用ANSYS有限元分析对模型进行了验证,并利用电容变化模型分析了传感器的灵敏度.对于边长为800 μm的敏感方膜,初始电容值为1 104pF,传感器灵敏度为46 fF/hPa.同时,本文给出了传感器的电容检测电路的设计.     

Cortex—M4核Kinetis平台的电容式触摸键盘设计

针对传统机械式按键的不足,采用飞思卡尔Kinetis平台K60系列MCU,设计了一种电容式触摸键盘。阐述了电容式感应触摸原理,介绍了K60系列MCU的内部TSI模块工作机制,给出了简化的接口设计和键盘PCB布局方法,最后详细地分析了TSI模块软件驱动设计流程。