MEMS触觉传感器课程设计报告PPT第一部分课件.ppt

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1、用于机器人指尖的微型触觉传感器的设计[2011年7月16日]DesignofMicro-TactileSensorUsedinRobotFingertip用于机器人指尖的触觉传感器的结构设计和理论分析传感单元的结构设计和参数仿真优化绪论传感器的制造工艺流程和相应的版图设计总结与展望一二三四五主要内容一、绪论1.1关于微电子机械系统1.2关于MEMS触觉传感器1.3机器人触觉传感器1.4本课程设计的研究意义和主要内容一、绪论1.1关于微电子机械系统需求内容发展微电子技术微机械技术LIGA技术牺牲层技术各向异性腐蚀技术深刻蚀技术微电子机械系统一、绪论1.

2、1关于微电子机械系统需求内容发展随着微电子机械系统半导体集成电路微细加工技术超精密机械加工技术发展而发展涉及电子机械材料制造信息与自动控制化学生物等融合当今科学技术发展成果，是一个多学科、高技术的新兴领域。一、绪论1.1关于微电子机械系统发展内容需求汽车工业惯性制导生物医学军事应用微电子机械系统全光网络无线通信生物芯片微流量计部件分布传感与控制通信领域信息技术一、绪论1.1关于微电子机械系统适于批量生产工作效率高集成化多学科交叉机械性能优良微型化MEMS技术特点一、绪论1.1关于微电子机械系统其它MEMS类流体和生物化学MEMS类光学MEMS射频ME

3、MS传感器类MEMS生物医学技术军事国防射频通讯光学汽车行业MEMS研究方向MEMS应用前景一、绪论1.2关于MEMS触觉传感器触觉的主要任务触觉的定义触觉的研究内容相关触觉传感器的研究一直是各国相关学术界和工业界广泛关注的重点。是生物体获取外界信息的重要知觉形式是机器人获取环境信息的仅次于视觉的重要知觉形式是机器人实现与外界环境直接作用的必须媒介好的系统连接率{广义：狭义：{触觉压觉力觉滑觉冷热觉机械手与对象接触面上的力感觉获取对象与环境信息和为某种作业任务而对机器人与对象、环境相互作用时的一系列物理特征量进行检测或感知。通过触觉可获知目标物体的多

4、种物理信息，如目标物的形状、表面硬度、粗糙度、纹路、抖动等信息。一、绪论1.2关于MEMS触觉传感器MEMS敏感结构输出信号方式：电容式压阻式隧道电流式等传感器优点：体积小成本低灵敏度高提高MEMS传感器性能的具体措施：改进敏感材料改进器件结构改进现有工艺改进工作原理一、绪论1.3机器人触觉传感器检测功能操作对象状态机械手与操作对象接触状态识别功能操作对象的物理性质在检测基础上提取操作对象的形状、大小、刚度等特征，以进行分类和目标识别机器人触觉传感器功能一、绪论1.3机器人触觉传感器发展历程70年代80年代90年代国外机器人研究已成热点。触觉技术研究

5、才开始且很少。研究仅限于与对象的接触与否，接触力大小。虽有一些好的设想，但研制出的传感器少且简陋。机器人触觉传感技术研究、发展的快速增长期。研究分为传感器研制、触觉数据处理、主动触觉感知三部分。突出特点是以传感器装置研究为中心，主要面向工业自动化。对工程问题的研究。增加对传感器作用的了解。改进了机器人的灵巧手，使多指手对对象的操作性能有了相当大的进步。触觉应用于医疗领域。一、绪论1.4本课程设计的研究意义和主要内容主要内容：用于机器人指尖的触觉传感器中传感单元的阵列排布设计。研究了传感单元结构参数对传感单元性能的影响机理，详细讨论了敏感梁、传力杆、中

6、心连接体各个结构参数对传感单元应力检测灵敏度、线性、平滑度的影响。研究了加工过程中有关压阻、KOH腐蚀等关键工艺，制定了工艺流程并设计了制造版图。研究意义：通过对触觉传感器以及机器人触觉传感器的国内外研究状况的分析，目前对触觉传感器的研究技术与其他传感器相比还处于相对落后的地位，尤其是用于机器人的触觉传感器。因此，本课程设计了一种用于机器人指尖的触觉传感器，其独特的传感单元阵列布局，以及优化的传感单元结构，能够使触觉传感器的特性增强，灵敏度更高。二、触觉传感器的结构设计和理论分析2.1整体结构设计二、触觉传感器的结构设计和理论分析三点确定一平面，更容

7、易识别表面形貌特征。如检测到一个或两个传感单元的数据与其他的一个或两个数据不同，就可以推测出指尖接触的是物体的边缘。采用等边三角形的方式布置传感单元，保证了传感系统的对称性。图2.1传感单元的分布图Fig2.1Thearrangementofthesensorunit二、触觉传感器的结构设计和理论分析2.2传感单元工作原理图2.2传感单元封装图Fig2.2Thepackagingofthesensor图2.3传感单元模型图Fig2.3Themodelofthesensorunit二、触觉传感器的结构设计和理论分析2.2传感单元工作原理图2.4传感单元

8、的工作原理示意图Fig2.4Theprincipleofthesensorunit(a)轴向模式(a)Axi