基于PVDF的三维力机器人触觉传感器的设计.pdf

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1、第28卷第5期传感技术学报Vol_28No．52015年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMav2015DesignofThree-DimensionalForceTactileSensorf0rRobotBasedonPVDFPANQi，WANZhou，YIShilin(SchoolofInformationEngineeringandAutomation，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650000，C

2、hina)Abstract：Detectingtheforceinformationofanobjectmattersifarobothandmaysmoothlygrasptheobjectornot，andtheforceinformationmaybefullyreflectedfromthethree-dimensionaldirectionforce．Therearestillsomede—fectsincurrenttactilesensorsfordetectingthree-dimensio

3、nalforceduringgrasping．Thus，anattemptwasmadetodesignaPVDF—basedtactilesensorsforthree-dimensionalforceinthispaper．Thestructuraldesignofthesensorwaspresented，andasignalconditioningcircuitwasdesigned．Meanwhile，mathematicalmodelwereestablishedforthepiezoelect

4、ricfilmandthestructureofthesensorhead．Besides，thesensorwastestedandvalidatedandthere．suhsshowsthatthesensorwaseffectivefordetectingthree—dimensionalforceintheprocessofgraspinganobjectwitharobothand．Keywords：tactilesensor；PVDF；three—dimensionalforce；piezoel

5、ectricfilmEEACC：0220；0590；1230doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2015．05．007基于PVDF的三维力机器人触觉传感器的设计潘奇，万舟，易士琳(昆明理工大学信息工程与自动化学院，昆明650000)摘要：当机器手抓取时物体受力信息检测是抓取过程顺利进行的基础，检测三维方向上的力便可充分反映物体的受力信息。当前用于抓取过程中三维力检测的触觉传感器还存在着一些不足，基于此，论文拟设计一种基于PVDF的三维力机器人触觉传感器。论文展示了传感器的结构设计，建立

6、了压电薄膜及传感头结构的数学模型，设计了调理电路并对传感器进行测试和验证，结果表明该传感器能有效检测机器手抓取过程中的三维力信息。关键词：触觉传感器；PVDF；三维力；压电薄膜中图分类号：TP216．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2015)05-0648-06现代工业自动化及智能化程度的不断提高促进容效应式及压阻效应式等等¨1⋯。本文介绍的基于了机器人更为广泛的应用，从而促使机器人传感器技PVDF的三维力机器人触觉传感器，是针对现存大部术的研究变得十分重要。机器人传感器研究主要有分机器人触觉

7、传感器对抓取过程中三维力信息检测集成化、感知功能复合化及迷你化等3个方向，而触的不足，结合PVDF的压电特性及相关物理参数而设觉检测就是机器人传感器感知功能的一个重要组成计的一种能有效检测抓取过程中物体三维方向受力部分1-3]。触觉传感器的研究始于20世纪70年代，信息且具有一定实用及推广价值的机器人触觉传感在国外，日本佐贺大学采用柔软韧性好的压感导电橡器。与传统触觉传感器相比，本设计所测得的三维力胶研制了检测温度、硬度、热传导性的触觉传感系信息能够充分反应物体在抓取过程中的受力情况。统J。在国内，罗志增等

8、采用各向异性压阻材料1传感器测量原理CSA研究了一种高分辨力柔性阵列触觉传感器，但结构复杂；李铁军等采用柔性硅橡胶与导电橡胶研制了PVDF为聚偏氟乙烯(PolyvinylideneFluoride)的新型电流变流体柔顺触觉传感器，但成本较高[卜。简称，是一种新型高分子压电材料。根据PVDF压电当前所研究的触觉传感器按照其工作原理可划薄膜的特性，极化后的薄膜在承受了一定方向上的压分为以下几类：光传感式、压电式、电容