本文關鍵詞：基于壓電薄膜的多功能觸覺信號檢測系統(tǒng)研究

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【摘要】：觸覺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、冷熱情況等,隨著仿生學的發(fā)展,觸覺傳感器在機器人仿生、醫(yī)療器械、體育訓練、人體工程學等領域獲得了廣泛的應用�？赏瑫r檢測多個物理量的多功能觸覺傳感器是現(xiàn)今觸覺傳感技術的研究熱點。從實用性角度出發(fā),觸覺傳感器應具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、噪聲小等優(yōu)點,除傳感器本身的材料和結構外,信號檢測系統(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信號檢測系統(tǒng),可穩(wěn)定、準確的檢測觸覺、滑覺和熱覺信號。檢測系統(tǒng)傳感器探頭的設計以仿生學為基礎,建立了傳感器結構模型,制作了凸點型指紋傳感器:PVDF薄膜作為該傳感器敏感元,它具有柔韌性好、機械強度大、耐腐蝕耐沖擊、易于加工的優(yōu)點;用橡膠層作為基底,具有易彎曲的優(yōu)點,能傳遞觸覺、滑覺和熱覺信息;用銅箔作為凸點型結構層,具有彈性大、柔韌性強、導電性好等優(yōu)點。傳感器接觸物體后,采集到電信號,信號經過集成后的信號調理電路放大、濾波、抬升,經單片機進行A/D轉換,然后經串口將數(shù)據(jù)傳到上位機,通過上位機軟件對數(shù)據(jù)作進一步處理。傳感器的結構選擇實驗表明,凸點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仿真實驗驗證了傳感器的壓電性和熱電性;系統(tǒng)總體性能測試中,Lab VIEW顯示面板可以成功地判斷出傳感器采集到的信號類型(觸覺、滑覺和熱覺)和輸出電壓值大小,證明該系統(tǒng)具有多功能性;觸滑覺信號檢測實驗部分驗證了該多功能觸覺信號檢測系統(tǒng)可以檢測接觸物體的紋理特征;并進行20次重復性實驗,系統(tǒng)檢測的正確率高達94%,表明系統(tǒng)穩(wěn)定性好;熱覺信號檢測實驗部分驗證了該系統(tǒng)可以檢測傳感器表面的熱感變化,推斷接觸材料的熱導率大小;該研究對以后智能機器人和智能假肢的發(fā)展提供了新的技術支持。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212

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本文編號：1221502