压阻阵列触滑觉复合传感器

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1、第uv卷第u期机器人∂²¯quvo²quΡΟΒΟΤusst年v月¤µ¦«ousst文章编号}tssu2swwykusstlsu2styy2sxΞ压阻阵列触滑觉复合传感器罗志增张启忠叶明k杭州电子工业学院机器人研究所vtssvzl摘要}本文介绍了一种压阻式ty≅ty点阵o间距为t°°的触觉传感器的结构!设计及制作方法o对传感器采样电路的工作原理也作出了较详细的阐述q文中还简单介绍了阵列触觉图像处理的方法和如何通过触觉图像的动态变化得到滑动信息o最后给出了传感器的实验结果和结论q关键词}机器人~触觉传感器~阵列信号处理中图分类号}×°uw文献标识码}ΑΧΟΜΠΟΥΝΔΠΙΕΖ

2、Ο−ΡΕΣΙΣΤΙςΕΤΑΧΤΙΛΕΑΡΡΑΨ«¬2½¨±ª±¬2½«²±ª≠∞¬±ªkΡοβοτιχσΡεσεαρχηΧεντερoΗανγζηουΙνστιτυτεοφΕλεχτρονιχΕνγινεερινγvtssvzlΑβστραχτ}׫¬¶³¤³¨µ¶·∏§¬¨¶¤³¬¨½²2µ¨¶¬¶·¬√¨·¤¦·¬¯¨¤µµ¤¼·«¤·«¤¶·¤¬¨¯¶¥¨·º¨¨±²±¨°¬¯¯¬°¨·¨µ¶³¤¦¨q°µ¬±¦¬³¯¨²©¶¨±¶²µº²µ®¬±ªo¶¨±¶²µ¶·µ∏¦·∏µ¨¤±§¶¬ª±¤¯³µ²¦¨¶¶¬±ª¦¬µ¦∏¬·¤µ¨§¬¶¦∏¶¶¨§¬±·«¨

3、³¤³¨µq·¤¯¶²¬±·µ²§∏¦¨¶·«¨º¤¼²©·¤¦·¬¯¨¬°¤ª¨°¤±¬³∏¯¤·¬²±¤±§ª¨··¬±ª¶¯¬³³¤ª¨¬±©²µ°¤·¬²±©µ²°·¤¦·¬¯¨ªµ¤³«¬¦¦«¤±ª¬±ªq·¯¤¶·o¶²°¨·¨¶·µ¨¶∏¯·¶¤¥²∏··«¨¶¨±¶²µ¤µ¨ª¬√¨±qΚεψωορδσ}µ²¥²·o·¤¦·¬¯¨¶¨±¶²µo¤µµ¤¼¶¬ª±¤¯³µ²¦¨¶¶¬±ª样既可以提高抗干扰性能又可减少外接引线≈v 1引言kΙντροδυχτιονlo但此种方法制作的触觉传感器往往缺乏应有的柔性o应触觉是机器人的一个重要信息来源o通过触觉用受

4、到限制q假如传感器的接触部分能用弹性的敏可获知目标物多种物理信息o如目标物的形状!表面感材料制作≈w o引线和预处理部分用集成电路方法o粗造度和纹路!抖动!抓取目标物时的夹持力!滑动应是一种理想的解决途径o不过研制过程的成本较等信息q阵列触觉是机器人触觉的典型代表o以其传高q感原理可分为压阻式!压电式!光电式!电容式和电本文对压阻阵列触觉传感器的如下问题展开了磁式等几类≈t q如要获取静态的触觉信号o压阻材料研究o为解决≤≥!ƒ≥等材料做触觉传感器敏感材是一种较理想的制作触觉的敏感材料q导电橡胶尽料时的迟滞和非线性问题o我们设计了一种特别的管有好的弹性o用它做敏感材料制成

5、的阵列传感器模具来制作各向异性!有较好弹性的导电橡胶型压触元间存在较大的交叉干扰q一种常用的解决办法阻敏感材料~为解决触觉传感器的阵列密度问题o我是用各向异性的敏感材料≈u o如≤≥!ƒ≥等o这种们用电路制板形成小电极的办法解决样品的制作问材料在材料的平面方向有很高的阻抗k绝缘lo垂直题~为解决多点信号的扫描及Ù转换o设计了专用方向则呈压阻性k阻值随压力变化lq该材料有时也采样电路~最后o对触觉图像数据处理进行了研究q称渗碳海绵≈t o有较严重的迟滞现象o且阻值随力变化的线性度很差q2传感器的研制kΔεϖελοπινγοφτηεσενσορl为了获取高的阵列密度k小的触元

6、间距lo可以传感器由外层k薄橡胶l!柔性电极k传感器公共用集成电路工艺直接将触觉单元制作在硅片上o这端l!各向异性的导电橡胶敏感层!阵列电极底版及Ξ基金项目}浙江省自然科学基金资助项目q收稿日期}ussspszptz第uv卷第u期罗志增等}压阻阵列触滑觉复合传感器tyz金属封装等组成o图t为阵列式触觉传感器结构示在机械夹紧力的作用下o柔性电极与电路板边缘的意图q其层状结构的最外层是橡胶表皮o设计成ty≅方形电极紧密接触o通过方形电极w个角上的金属ty点阵状k对应阵列触元lo柔性电极置于外层的下化孔引线o作为传感器的公共端q当传感器接触到工侧面o厚度squx°°o各向异性的

7、导电橡胶敏感层位件时o受压敏感层区域与具有ty≅ty触点的电路板于中间o底层为具有uxy个触点k电极l的电路板o间产生压力o对应触元输出电阻变化o通过多路模拟k见图t2剖视lo电路板上uxy个触点经过金属开关接入信号调理电路q该传感器各相邻触元中心化通孔与下侧面的焊盘相连o用细漆包线引出q封装距为t°°o整个传感器的外形尺寸uu≅uu≅x°°q时o金属外壳与金属底盖用tqu的紧固螺钉连接q图t用压阻敏感材料制作的阵列触觉传感器结构示意图ƒ¬ªqt≥·µ∏¦·∏µ¨²©·«¨·¤¦·¬¯¨¶¨±¶²µ¤µµ¤¼°¤§¨²©³¬³