1 北京信息科技大学 传感器重点实验室, 北京100192
2 北京信息科技大学 现代测控技术教育部重点实验室, 北京100101
锆钛酸铅(PZT)具有灵敏度高,响应速度快及压电常数大等优点, 已被广泛应用于触觉传感器及超声换能器等领域。该文首先对基于PZT的触觉传感器的原理及制作工艺进行了阐述, 再从材料优化、结构优化、柔弹性优化和可扩展性优化4个方面概述了PZT触觉传感器的研究进展, 讨论了其在运动检测、医疗健康和人机交互领域的实际应用, 最后对PZT触觉传感器的不足和未来发展趋势进行了分析。
锆钛酸铅 触觉传感器 压电 柔性 lead zirconate titanate tactile sensor piezoelectric flexible
皮肤是人类感知外界信息的重要器官,人类通过皮肤产生的触觉感来判定环境变化,从而做出相应的反应。该文以聚偏二氟乙烯(PVDF)为主材料，设计制备了液体芯PVDF压电纤维、电子皮肤柔性触觉传感器。为了测试该电子皮肤的触觉传感性能，实验以推力计施加压力，使压电纤维发生形变，则电荷改变。通过机器学习误差逆向传播(BP)神经网络算法、分类学习对数据训练，即可通过6根纤维的信号大小来判断压力的大小及位置。其中BP神经网络的回归分析图中回归系数(R)值为0.87，分类学习中接受者操作特征曲线(ROC)下的面积(AUC)为1。结果表明该电子皮肤灵敏度高，对于力的捕捉精确。
触觉 电子皮肤 液体芯聚偏二氟乙烯(PVDF)纤维 柔性触觉传感器 机器学习 tactile electronic skin liquid core PVDF fiber flexible tactile senor machine learning
1 北京工业大学 机械工程与应用电子技术学院, 北京 100124
2 上海航天控制技术研究所,上海 201109
3 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
针对传统的电容式触觉传感器因存在信号耦合测量, 导致切向灵敏度远低于法向灵敏度的问题, 基于多层电容结构, 设计了一种三轴力解耦测量的高灵敏触觉传感器。传感器分为切向和法向测量单元, 切向测量单元采用对称分布的差分式指状结构保证切向高灵敏测量, 并结合超薄弹性硅胶介质, 提高切向介质层有效压缩刚度,以抑制法向信号的耦合干扰; 法向测量单元的介质层采用一种弹性稀疏网状微结构, 用于法向高灵敏测量, 并通过拓展法向接地极消除切向信号的耦合干扰。在对电容结构参数化设计的基础上, 完成触觉传感器的制备,并搭建三轴力测试系统进行测试。结果显示, 传感器的切向X, Y以及法向的测量灵敏度为0.206 pF/N, 0.251 pF/N, 0.148 pF/N; 切向X-Y以及切向-法向之间的最大静态耦合比分别为7.636%, 1.051%。本传感器实现了三轴力的解耦测量及切向、法向相同量级的高灵敏特性。
触觉传感器 多层电容结构设计 解耦测量 高灵敏 tactile sensor multi-layer capacitor structure design decoupling measurements highly sensitivity 光学 精密工程
2019, 27(11): 2410
重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆,400044
根据光波导触觉传感系统受压时所形成的四个光斑面积大小,可求出作用于系统的xyz三向力.利用导波模式理论,当系统受外力时,平面波的全内反射条件遭到破坏,半圆球触头与波导板的接触部分由对称平面波导转变为非对称平面波导,造成光泄漏,形成光斑,其频率范围在对称平面波导的截止频率和非对称平面波导的截止频率之间.
触觉传感器 导波模式 平面光波导 光波导
1 重庆大学光电工程学院,重庆,400044
2 重庆大学机械工程学院,重庆,400044
利用有限元分析方法针对一种新型光波导三向力触觉传感系统,进行了理论探讨和一系列模拟仿真实验,并提出相应的数学模型,得到了检测计算三向力的公式,从而论证了该传感系统的可行性.
光波导 三向力 触觉传感器 有限元分析
