基于碳系导电复合材料的柔性触觉传感器设计与实验.pdf

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1、CarbonComposites实验sedon2011年4月答辩委员会签名：(工作单位、职称)一枷m魂饱西研欲茑出委员：导师：，甚玄‘名-J7袈．碥≮，一、疗礼卅以罾瓠敞。夕烁衫晦r’’—’’’。—’。’’。’。’’。。。。—。。—。’—。—1。。。。’。’—。’’’———————————————————————————————————————————————————————————独创性声明本入声明所里交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金目垦至些塞堂

2、或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：a妒J／年华月上∥日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金胆王些盍堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权金胆王些盘兰可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：i味刊b签字日期：地1年中月爿妒学位论文作者毕业后去向：工作单位：翩签名掳兰

3、签字日期：加If年中月狒电话：邮编：r’—’。’’。’’。’。’’。’。。。。。。。’—。’1。。。。’’’。。。。。。。。’。。—1。———————’——————————————————————————————————————————————————————————————————————基于碳系导电复合材料的柔性触觉传感器设计与实验摘要本文分析了碳系导电复合材料的压力、温度、拉伸及弯曲敏感特性，并基于碳系导电复合材料的上述特性，设计了以下三种不同功能的柔性触觉传感器。基于碳纤维导电复合材料良好的压力和温度敏感特性，设计了一种具备同时检测压力和温度功能的新型柔性复合式触觉传感器。利

4、用两种碳纤维复合材料各自具有的不同压力和温度敏感特性，构建了求解压力和温度的数学模型。基于该数学模型设计并制作了柔性复合式触觉传感器。通过对传感器标定及实验结果的误差分析表明，该传感器设计解决了压力和温度同时检测时存在的交叉干扰问题，实现了传感器的复合式功能。为实现智能机器人皮肤对三维力和温度的检测，设计并制作了一种柔性多功能触觉传感器阵列。基于炭黑．硅橡胶显著的压阻效应设计了四电极对称结构的三维力传感器，基于碳纤维-PDMS(聚二甲硅氧烷)显著的温度敏感效应设计了叉指电极结构的温度传感器。分析了三维力传感器和温度传感器各自的工作原理，分别构建了求解三维力和温度的数学模型。针对碳纤维

5、一PDMS导电复合材料显著的压力／温度敏感特性交叉干扰问题，柔性多功能触觉传感器阵列采用三维力传感器和温度传感器凹凸状交替排布的结构。实验结果表明，这种柔性多功能触觉传感器阵列具备检测三维力及温度的功能，可应用于机器人的敏感皮肤。基于碳纤维一硅橡胶导电复合材料良好的拉伸、弯曲及压敏特性，设计了一种新型的应用于机器人关节等活动部位的柔性压力触觉传感器。通过解耦算法解决了拉伸、弯曲引起的干扰问题，构建了求解接触压力的数学模型。实验结果表明，该种柔性触觉传感器具有拉伸和弯曲性，并消除了拉伸和弯曲对接触压力的检测的干扰，可作为机器人活动部位的敏感皮肤。关键词：柔性触觉传感器碳系导电复合材料多

6、功能三维力机器人关节DesignandExperimentofFlexibleTactileSensorsBasedonCarbonComposites．AbstractThepressure，temperature，tensileandbendingsensitivecharacteristicsofthecarboncompositesareanalyzed．Basedonthesecharacteristics，threeflexibletactilesensorswithdifferentfunctionsaredesigned．Basedonthegoodpressurea

7、ndtemperaturecharacteristicsofcarbonfibercomposites，anovelflexiblecombinedtypetactilesensorforsimultaneousdetectionofpressureandtemperatureisdesigned．AmathematicalmodeltocalculatethepressureandtemperatureiSconstructedbasedonthedif