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柔性电涡流式触觉传感器性能仿真与分析

2021-07-08朱姿娜

仪表技术与传感器 2021年6期

张 芮,朱姿娜

(上海工程技术大学机械与汽车工程学院,上海 201620)

0 引言

智能化是未来机器人发展的重要方向,而柔性触觉传感技术是智能化机器人的发展基础,它可以使生物感知外部的各种变化,采集来自外部的压力、振动、形状、纹理等相关信息,具有强敏感感知能力。目前,根据不同原理,柔性触觉传感器可分为:电容式、压电式、压阻式、电磁式和光学式等。其中电磁式触觉传感器因其输出功率高、动态响应范围大、灵敏度高等优点,成为国内外触觉传感器的重点研究方向之一。

常见的电磁式柔性触觉传感器主要包括电涡流式和电霍尔式。H.B.Wang[1]等用带有4个金属线圈的FPCB、柔性聚合体和铝箔制备了基于涡流原理的三维力传感器。T.Kawasetsu[2]等利用铁磁标记复合物代替铝箔制备了全柔性电涡流式三维力传感器。S.Youssefian[3]等采用硅橡胶制备了一种半球壳形状的电霍尔式柔性触觉传感器。现有研究中的传感器均在力学检测某些方面达到了一定要求,但是普遍仍无法实现综合检测要求,如尺寸太大,无法贴附在机器人手指处;高密度化阵列引起大量接线位置排布繁琐和信号干扰;难以兼顾力检测范围和分辨率等。针对以上问题,本文提出一种基于电涡流原理,由平面微线圈、弹性体和金属板组成的柔性触觉传感器,其优点如下:整体尺寸微小,可多个阵列附着在手指上,不会受到信号串扰影响;结构简单,施加接触力的表面没有任何电线连接,损坏的表面易于更换;……

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