基于触须传感器的距离测量研究.pdf

《基于触须传感器的距离测量研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2010芷仪表技术与传感器2010第5期InstrumentTechniqueandSensorNo．5基于触须传感器的距离测量研究周韶威，谷安，李建星，徐广增(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：提出了一种运用触须传感器进行距离测量的新方法。将触须看作一弹性梁，根据经典材料力学建立其力学模型，推导出测量接触距离的理论公式。触须通过移动或绕其根部转动来触碰物体，记录根部的位移或转角以及离根部一定距离处的偏移量，再根据所推导的公式，就可以算出触须根部到接触点之间的距离。最后运用ANSYS／I_S—DYNA进行触须触

2、碰物体仿真实验，验证该方法的可行性和有效性。关键词：触须接触距离传感器距离检测中图分类号：TP212．9文献标志码：A文章编号：1002—1841(2010)05—0013—03ResearchonDistanceDetectionofWhiskerSensorZHOUShao—wei，GUAn，LIJian—xing，XUGuang—zeng(CoHegeofMechanical&ElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing

3、210016，China)Abstract：Anovelmethodwaspresentedtomeasurecontactdistancefromthewhiskerbasetothecontactpoint．Dealwiththewhiskerasaflexiblebeam．thedistancedetectionformulaWasderivedfromthemechanicalmodelwhichestablishedbasedontheclassicalmechanicsofmaterials．Thewhiskerwas

4、movedorrotatedaroundtheroottotouchobject，displacementordeflectionan—gleatwhiskerbase，andthedisplacementnearthewhiskerbaseweremeasured，andthenaccordingtothedistancedetectionfor-mula，thecontactdistancecanbecalculated．Finally，simulationsofwhisker—objectcontacttestweredon

5、ewiththeANSYS／LS-DYNAtoprovethefeasibilityandvalidityofthemethod．Keywords：whisker；contactdistance；sensor；distancedetection0引言该传感器能获取触须的位移信息。PSD是一种光学器件，能将自然界中许多啮齿类动物都具有灵敏的触须系统，它们在入射光点位置转换为电流信号。触须是由弹性材料制成的细黑暗中大多是弱视，主要通过触须来感知周围的环境。例如，杆，长度为100mm．在接近触须根部位置，固连一轻质遮光片，老鼠能利用触须

6、辨别物体的形状和表面纹理。受到这一现象并在遮光片上正对光源的中心位置开一小直径透光孔(直径大的启发，国内外的研究人员开展了一系列的研究工作，通过学约为0．8mm)，其透射光作为二维PSD(3mm×3mm)的入射习和模仿生物触须，开发和研制出了多种类型的触须传感器，检测光源。与触须根部固连的弹性元件起到触须复位的作用，并提出了多种提取物体信息的方法。1992年日本学者Tsu—二维PSD传感器用来检测触须在遮光片平面内的位移。当触jimura和Yabuta利用柔性探针变形特性，根据探针端部的作用须触碰到外界物体发生弯曲变形，使遮光片产

7、生偏移，从而导力或扭矩推算出接触点的位置⋯。随后澳大利亚的Russell设致PSD感应面上透射光点移动，PSD输出电流也就随之变化，计了刚性触须探针传感器，通过触须顶端接触物体来检测物体经过系统处理就可得到触须的偏移信息。轮廓。2004年DaeEunKim实验小组研制了电磁式触须传感器，从触须根部分离出低频信号和高频信号，分别用来进行轮廓识别和纹理识别。对触须传感器进行深入地研究不仅具有理论意义，更具有现实意义。DavidJung等将触须传感器安装在机器人上，弥补弹了其他传感器的不足，提高了机器人的灵敏性和适应性_4J。Kanek

8、o通过对触须根部扭矩信息的分析，提出了利用触须传感器检测工件表面形状的方法，并将其应用于工件的毛刺检测。而Bebek则将触须传感器应用于远程手术，通过对器官活动的精确检测，减少远程操作者与现场器械之间的运动误差。图1触须传藤器结构图1触须传感器结构