表皮電極是一種典型的表皮電子器件,可廣泛應(yīng)用于可穿戴電子、健康監(jiān)測、人機交互等領(lǐng)域。目前在電極結(jié)構(gòu)設(shè)計和大面積制造工藝開發(fā)上仍存在一定的技術(shù)壁壘。本文研究電極機電性能耦合優(yōu)化設(shè)計與制造轉(zhuǎn)印工藝,得到超薄且具有大變形能力的表皮電極陣列,基于交互算法實現(xiàn)人機閉環(huán)控制應(yīng)用。主要工作如下:基于蜿蜒蛇形結(jié)構(gòu)拉伸變形能力力學(xué)模型,通過理論和實驗相結(jié)合的方法,研究了電極厚度、線寬、彎曲弧度和臂長對結(jié)構(gòu)拉伸能力和共形接觸能力的影響。建立了電極機電性能耦合優(yōu)化模型,得到電極的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計值。并結(jié)合有限元仿真和實驗驗證了電極拉伸性能>30%,與皮膚共形接觸,且輸出電學(xué)性能高。提出了基于水轉(zhuǎn)印技術(shù)的新一代“復(fù)制—粘貼”電極制造轉(zhuǎn)印工藝,解決了傳統(tǒng)光刻技術(shù)存在的成本高、制造面積小、效率低等問題。相較于上一代,改良后的工藝將制造面積擴大至297mm?420mm（A3紙大小）、器件厚度降至1.2?m、貼附壽命高于24小時。建立電生理信號采集與神經(jīng)電刺激理論模型,提出基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的小波閾值方法消除肌電信號中的隨機噪聲,將信噪比提升一倍。從仿真和實驗層面研究了不同電刺激參數(shù)對觸覺反饋的影響,得到高識別率... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究背景與意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究工作
2 可拉伸表皮電極結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化
    2.1 可拉伸電極結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.2 機電性能耦合優(yōu)化
    2.3 電極機電性能驗證
    2.4 本章小結(jié)
3 超薄大面積表皮電極制造與集成工藝
    3.1 電極制造與轉(zhuǎn)印集成工藝
    3.2 工藝參數(shù)影響分析與優(yōu)化
    3.3 器件粘附可靠性分析
    3.4 本章小結(jié)
4 手勢識別與電觸覺反饋研究
    4.1 電生理機理
    4.2 基于LabView的信號采集與電刺激系統(tǒng)
    4.3 信號的預(yù)處理與識別方法
    4.4 電觸覺反饋設(shè)計與驗證分析
    4.5 本章小結(jié)
5 表皮電極人機交互應(yīng)用研究
    5.1 電極陣列的結(jié)構(gòu)分布與接口設(shè)計
    5.2 人機交互功能驗證與性能評估
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄 作者攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]可延展柔性無機微納電子器件原理與研究進展[J]. 馮雪,陸炳衛(wèi),吳堅,林媛,宋吉舟,宋國鋒,黃永剛.  物理學(xué)報. 2014(01)
[2]基于手指的觸覺替代視覺系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 張竹茂,劉捷,趙瑛,任秋實,柴新禹.  中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2009(04)
[3]基于肌電信號的人手運動狀態(tài)的辨識[J]. 李醒飛,朱嘉,楊晶晶,張國雄,盧志揚.  中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報. 2007(02)
[4]肌電信號特征提取方法綜述[J]. 加玉濤,羅志增.  電子器件. 2007(01)
[5]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在表面肌電信號辨識中的研究進展[J]. 王敬章,李芳,王人成,張邃.  中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志. 2006(01)
[6]基于微循環(huán)檢測的觸覺感知度測量方法[J]. 帥立國,黃惟一,況迎輝,宋愛國.  儀表技術(shù)與傳感器. 2001(04)
[7]用于臨場感系統(tǒng)的機器人電觸覺反饋手套(英文)[J]. 張紅芬,李科杰,艾俊波,申延濤.  Journal of Beijing Institute of Technology（English Edition）. 2000(03)
[8]遙作機器人觸覺臨場感的電觸覺實現(xiàn)[J]. 金世俊,黃惟一,宋愛國.  機器人. 1997(05)

碩士論文
[1]仿生假手的陣列式電觸覺反饋系統(tǒng)及策略研究[D]. 王博雅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]多通道有源柔性陣列電極與信號調(diào)理電路設(shè)計[D]. 張恒毅.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014



本文編號：3044652