本文關(guān)鍵詞：基于壓電薄膜的多功能觸覺(jué)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)研究

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【摘要】：觸覺(jué)可以獲得物體表面的一些物理特征,包括硬度、形貌、紋理、材質(zhì)、冷熱情況等,隨著仿生學(xué)的發(fā)展,觸覺(jué)傳感器在機(jī)器人仿生、醫(yī)療器械、體育訓(xùn)練、人體工程學(xué)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。可同時(shí)檢測(cè)多個(gè)物理量的多功能觸覺(jué)傳感器是現(xiàn)今觸覺(jué)傳感技術(shù)的研究熱點(diǎn)。從實(shí)用性角度出發(fā),觸覺(jué)傳感器應(yīng)具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、噪聲小等優(yōu)點(diǎn),除傳感器本身的材料和結(jié)構(gòu)外,信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)是傳感器性能的重要保證。所以,本文提出基于壓電薄膜的多功能觸覺(jué)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng),可穩(wěn)定、準(zhǔn)確的檢測(cè)觸覺(jué)、滑覺(jué)和熱覺(jué)信號(hào)。檢測(cè)系統(tǒng)傳感器探頭的設(shè)計(jì)以仿生學(xué)為基礎(chǔ),建立了傳感器結(jié)構(gòu)模型,制作了凸點(diǎn)型指紋傳感器:PVDF薄膜作為該傳感器敏感元,它具有柔韌性好、機(jī)械強(qiáng)度大、耐腐蝕耐沖擊、易于加工的優(yōu)點(diǎn);用橡膠層作為基底,具有易彎曲的優(yōu)點(diǎn),能傳遞觸覺(jué)、滑覺(jué)和熱覺(jué)信息;用銅箔作為凸點(diǎn)型結(jié)構(gòu)層,具有彈性大、柔韌性強(qiáng)、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)。傳感器接觸物體后,采集到電信號(hào),信號(hào)經(jīng)過(guò)集成后的信號(hào)調(diào)理電路放大、濾波、抬升,經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,然后經(jīng)串口將數(shù)據(jù)傳到上位機(jī),通過(guò)上位機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理。傳感器的結(jié)構(gòu)選擇實(shí)驗(yàn)表明,凸點(diǎn)型指紋傳感器的靈敏度是平面型傳感器的2.067倍,是普通指紋傳感器的1.156倍。AYSYS仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了傳感器的壓電性和熱電性;系統(tǒng)總體性能測(cè)試中,Lab VIEW顯示面板可以成功地判斷出傳感器采集到的信號(hào)類型(觸覺(jué)、滑覺(jué)和熱覺(jué))和輸出電壓值大小,證明該系統(tǒng)具有多功能性;觸滑覺(jué)信號(hào)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)部分驗(yàn)證了該多功能觸覺(jué)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)可以檢測(cè)接觸物體的紋理特征;并進(jìn)行20次重復(fù)性實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)檢測(cè)的正確率高達(dá)94%,表明系統(tǒng)穩(wěn)定性好;熱覺(jué)信號(hào)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)部分驗(yàn)證了該系統(tǒng)可以檢測(cè)傳感器表面的熱感變化,推斷接觸材料的熱導(dǎo)率大小;該研究對(duì)以后智能機(jī)器人和智能假肢的發(fā)展提供了新的技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212

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本文編號(hào)：1221502