為一個(gè)人形機(jī)器人手設(shè)計(jì)一個(gè)手指末端柔性的觸覺(jué)傳感器畢業(yè)設(shè)計(jì)論文word格式

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1、為一個(gè)人形機(jī)器人手設(shè)計(jì)一個(gè)手指尖柔性的觸覺(jué)傳感器 Yuan-Fei Zhang1, Yi-Wei Liu1, Ming-He Jin1, and Hong Liu1,2 State Key Laboratory of Robotics and System, Harbin Institute of Technology150001 Harbin, China Institute of Robotics and Mechatronics, German Aerospace Center82230 Munich, Germany zyf_hit@yahoo 摘要：在這項(xiàng)研究

2、中，使用壓力導(dǎo)電橡膠為轟動(dòng)一時(shí)的事或商人設(shè)計(jì)一個(gè)薄和靈活的觸覺(jué)傳感器的靈巧機(jī)械手是成熟的。一個(gè)采用曲面近似開(kāi)展的方法通常是用于設(shè)計(jì)傳感器的形狀，確保傳感器可以覆蓋三維的手指末端外表。為了削弱相聲電流和簡(jiǎn)化電氣電路的傳感器, 推薦使用一個(gè)取樣-電壓-反應(yīng)-否認(rèn)-目標(biāo)-已掃描的取樣-電極(SVFNTSSE)的算法。然后一個(gè)觸覺(jué)信號(hào)采集和處理電路的結(jié)構(gòu)基于此方法進(jìn)行了闡述。最后, 基于SVFNTSSE方法削弱相聲的實(shí)驗(yàn)根底上驗(yàn)證了該方法的有效性,結(jié)果其他實(shí)驗(yàn)說(shuō)明該傳感器系統(tǒng)已經(jīng)融入靈巧機(jī)器人的機(jī)械手。 關(guān)鍵詞：觸覺(jué)傳感器；壓力導(dǎo)電；人形機(jī)器人手；相聲 1 入門(mén)介紹 到目前為止，用于靈巧機(jī)器人

3、手的觸覺(jué)傳感器的主要轉(zhuǎn)導(dǎo)方法是光學(xué)的[1], [2]和有抵抗力的[3], [4], [5], [6]，隨著機(jī)器人靈巧手向小型化、高集成和類(lèi)人的方向的開(kāi)發(fā)，只附加在機(jī)器人的手的外表上的觸覺(jué)傳感器是很重要的。因此,應(yīng)用于一個(gè)類(lèi)人的有一個(gè)曲面的靈巧機(jī)械手觸覺(jué)傳感器應(yīng)該薄和靈活的。 光學(xué)觸覺(jué)傳感器不適合一個(gè)人化靈巧機(jī)械手,因?yàn)橐『挽`活是困難的。因此,所有的應(yīng)用于實(shí)際機(jī)器人靈巧手的光學(xué)觸覺(jué)傳感器,介紹了還在試驗(yàn)樣機(jī)舞臺(tái)的文學(xué)。然而,電阻式觸覺(jué)傳感器可以薄和靈活。因此,在文獻(xiàn)中,在機(jī)器人靈巧手中電阻觸覺(jué)傳感器比光學(xué)觸覺(jué)傳感器有更多的應(yīng)用。 Raparelliet al 使用武力傳感電阻器(FSR)通過(guò)

4、公司連鎖制造,作為觸覺(jué)傳感器的氣動(dòng)的人化的機(jī)械手[5]。FSR的感應(yīng)元素就印在了一張薄膜。那個(gè)薄膜是一個(gè)柔軟的床單,但它不是有彈性。所以這個(gè)薄膜僅能涵蓋三維(3 D)可展面,但它不能完全覆蓋一個(gè)3D不可展面。Kawasaki et al.為Gifu Hand II拓展一個(gè)分布式的觸覺(jué)傳感器的[3]。具有網(wǎng)格型電極和使用導(dǎo)電油墨的分布式觸覺(jué)傳感器安裝在手外表。同時(shí)這個(gè)傳感器可以覆蓋Gifu hand II的大局部地區(qū),還增加觸覺(jué)感應(yīng)區(qū)。然而,隨著傳感器的電線在靈巧機(jī)械手的外面,它會(huì)影響到非結(jié)構(gòu)環(huán)境的機(jī)械手的操作平安。Shimojo et al.設(shè)計(jì)了一個(gè)薄和靈活使用壓力導(dǎo)電橡膠與縫合電線觸覺(jué)傳感

5、器[4]。傳感器可以掩蓋三維實(shí)體,目前僅用于非接觸式狀態(tài)檢測(cè)聯(lián)系。雖然傳感器使用該方法可以有效地提高外表強(qiáng)度抵抗剪切力，但是這個(gè)方法制造傳感器的電極會(huì)繼續(xù)使敏感的薄片的面數(shù)加倍。這是不利的,因?yàn)閴毫?dǎo)電橡膠通常是靈活的, 憑什么外面的電極揭露了彎曲應(yīng)力可以降低傳感器的使用期。Cannata和Maggiali開(kāi)發(fā)出一種新的完全嵌入式觸覺(jué)傳感器系統(tǒng)[6]。這觸覺(jué)傳感器被設(shè)計(jì)安裝在由一個(gè)矩陣和64個(gè)電極的靈巧的機(jī)器人夾具(MACHAND)里,在柔性線路板(蝕刻印刷電路板)覆蓋一層導(dǎo)電橡膠。電極的布局站在同一邊,防止當(dāng)雙面電極地使用劣勢(shì)。然而,電路的觸覺(jué)信號(hào)處理硬件和實(shí)體的傳感器是共享同樣的柔性線路板

6、,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不得不被替換甚至是局部故障發(fā)生。 通過(guò)分析過(guò)去電阻式觸覺(jué)傳感器應(yīng)用于機(jī)器人靈巧的雙手的特點(diǎn)和HIT/DLR機(jī)器人的靈巧的雙手的高度集成特點(diǎn)[7],我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)電阻,薄和靈活并且可以有效地覆蓋了HIT/DLRII靈巧機(jī)械手指尖的彎曲外表的觸覺(jué)傳感器。在本文中,首先,傳感器的設(shè)計(jì)方法。其次,觸覺(jué)信號(hào)采集與處理系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)作了介紹。最后,給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果 2 觸覺(jué)傳感器的設(shè)計(jì) HIT/DLR機(jī)器人靈巧的手是一種擁有15度的自由(DOFs)的多感官和綜合的五指手。為了到達(dá)一個(gè)新的高度模塊化的,所有的五個(gè)手指都是相同的。每個(gè)指頭的有三個(gè)自由度和四個(gè)關(guān)節(jié),最后通過(guò)一個(gè)“∞〞圖線結(jié)構(gòu)

7、方法使兩個(gè)關(guān)節(jié)耦合。在手指中所有制動(dòng)器直接相結(jié)合，為了一只手實(shí)現(xiàn)手的模塊化和電纜重量和數(shù)量的最小，電子和通信控制器在手指中完全整合。[7]為了看到這個(gè)機(jī)器人的手的更多細(xì)節(jié)。圖1顯示擁有興旺的觸覺(jué)傳感器的HIT/DLR機(jī)器人靈巧的機(jī)械手的一個(gè)手指。薄和靈活的傳感器安裝在手指尖面的三維實(shí)體外表。 以下是關(guān)于描述傳感器原理,傳感器的結(jié)構(gòu)和過(guò)程的外形設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。 圖 1 具有手指尖靈活的觸覺(jué)傳感器的HIT/DLR機(jī)器人靈巧機(jī)械手的手指 2.1 傳感器的原理 觸覺(jué)傳感器的原理是基于電阻性機(jī)制。這個(gè)傳感器采用壓力導(dǎo)電橡膠CSA(產(chǎn)品橡膠橫濱市)作為壓力敏感的材料。橡膠是一種硅橡膠和石墨顆粒復(fù)合

8、的橡膠,還可使用在灰黑的柔性薄片形式, 厚度是0.5毫米。它有許多優(yōu)良特性,例如:彈性、伸長(zhǎng)率、彈性、耐久性[8]。 電阻外表的效果[9]主要用于增加敏感的觸覺(jué)傳感器。,如圖2, 在電極和外表電阻rs之間的壓敏材料的體積電阻rv隨著應(yīng)用負(fù)載的變化而變化。然而, 當(dāng)壓力F被改變時(shí)，rs的值比rv的值變化更多[10]。電阻r的觸覺(jué)細(xì)胞隨著負(fù)荷的增加減少了，相當(dāng)于rs和rv加起來(lái)的兩倍。同時(shí)信息的聯(lián)系通過(guò)測(cè)量值r獲得。 2.2 傳感器的結(jié)構(gòu) 這個(gè)觸覺(jué)傳感器的電極的設(shè)計(jì)提出在文學(xué)分為兩個(gè)類(lèi)型:一個(gè)雙面電極布置和單面電極布置。由于壓力導(dǎo)電橡膠靈活,所以使用雙面電極的布局是不利的。當(dāng)壓力反復(fù)增加時(shí)

9、，必須有一方電極暴露在一個(gè)降低傳感器的使用期的彎曲應(yīng)力。所以單面電極的布局被興旺的傳感器采用。該傳感器具有三個(gè)層次:一個(gè)電層、一個(gè)敏感的層,一層保護(hù)層,,如圖3所示。這個(gè)傳感器的厚度和觸覺(jué)細(xì)胞的大小分別是0.65毫米和3毫米×約3毫米。 圖3 手指尖的柔性觸覺(jué)傳感器的結(jié)構(gòu) 電層是由一個(gè)雙層的柔性線路板及通過(guò)特殊的膠水安裝在HIT/DLR Hand II靈巧的手指尖外表。大小為19.6毫米×50毫米×0.1毫米(長(zhǎng)度×寬度×厚度)的柔性線路板包含36對(duì)尺寸是2.1毫米×2.1毫米的鍍金梳形電極。通過(guò)對(duì)電極的傳感器的排列, 這就只需要13只針接口接通一個(gè)觸覺(jué)信號(hào)采集和接通電路。 敏感層包

10、括壓力導(dǎo)電橡膠和絕緣硅橡膠膠水。為每一個(gè)觸覺(jué)元素橡膠片分成一小局部，嵌進(jìn)一個(gè)絕緣網(wǎng)。在這里，絕緣硅橡膠應(yīng)用不僅消除敏感資料相鄰采樣電極和鄰近的驅(qū)動(dòng)電極之間的內(nèi)部干擾,而且粘合在電層上的敏感材料 (要確保在電層上的敏感材料與電極之間不存在粘合)。 保護(hù)層是一個(gè)絕緣硅橡膠薄膜。 電層的效果不僅是保護(hù)敏感層,而且，在一個(gè)特定的程度，增加傳感器外表的摩擦系數(shù)和傳感器的不同測(cè)量規(guī)模 2.3 傳感器的形狀 為了使HIT/DLR Hand II的靈巧機(jī)械手有像人類(lèi)的手的外觀,手指尖外表被設(shè)計(jì)成三維外表。從頂部到底部，一個(gè)圓柱外表,一個(gè)橢球面外表和一個(gè)圓錐形外表組成 這個(gè)有可辨的補(bǔ)丁參加的三維外表,

11、 如圖4中所示。因?yàn)槿嵝跃€路板加工技術(shù)的限制,只有平面柔性線路板可以生產(chǎn)。因此,柔性印刷電路板外形設(shè)計(jì)成為一個(gè)關(guān)鍵的研究 內(nèi)容以使傳感器覆蓋手指尖的外表。簡(jiǎn)化了問(wèn)題,曲面的擬合研究反而支持了外表整平的研究。因?yàn)?，除橢球面外表外，圓柱外表和圓錐形外表均是可展面,焦點(diǎn)問(wèn)題變成怎樣做一個(gè)合理的近似橢球面外表的開(kāi)展。 有三個(gè)步驟進(jìn)行分析的近似橢球面的軌跡開(kāi)展。首先, 從手指尖外表提取橢圓面;其次, 在提取外表插入飛鏢再分割成幾個(gè)次外表;最后,大約開(kāi)展次外表。 盡管更多的鏢被插入在外表,更高開(kāi)展精密是后天獲得的,這將會(huì)導(dǎo)致柔性電路板的布局設(shè)計(jì)的更加困難。 圖4 橢圓的近似開(kāi)展的分析過(guò)程

12、因此,一定數(shù)量的飛鏢應(yīng)當(dāng)在很小的范圍內(nèi)滿足近似精度要求的開(kāi)展。在這項(xiàng)研究中,兩個(gè)飛鏢是插入在橢球面外表。同時(shí)外表被分為三個(gè)次外表(把上和下線分別三等分,然后用兩個(gè)特定的位面來(lái)分裂這外表)。次外表輪廓的形狀通過(guò)對(duì)軟件采用ANSYS 11.0分析獲得，如圖4所示。這提供了次外表近似的開(kāi)展的指導(dǎo)。 所以,兩個(gè)縱劈腿次外表的里沿代替圓弧曲線,其他邊緣代替直線運(yùn)動(dòng)。因此, 近似開(kāi)展的二維(2 D)模式的橢球面的軌跡顯示在圖5(a)。 接下來(lái),我們即將要從整體的角度包括兩個(gè)網(wǎng)格線的相對(duì)角度誤差Eθ，網(wǎng)格線的線長(zhǎng)度誤差EL和網(wǎng)格線相對(duì)面積誤差ES，分析橢球面外表精度的開(kāi)展。 因?yàn)闄E球面外表具有前后外表對(duì)

13、稱(chēng)的性質(zhì)的近似開(kāi)展,只需要分析參數(shù)θ1-θ6,L1-L7 和S1-S2.的相對(duì)誤差。結(jié)果說(shuō)明,各種誤差低于3%的顯示在表1、表2、表3中。因此,這個(gè)二維外表能很好地適應(yīng)橢球面外表。 表1 相對(duì)角度的誤差 θ1 θ2 θ3 θ4 θ5 θ6 3D model (°) 120.60 86.23 90.81 101.90 93.77 89.19 2D model (°) 121.60 85.76 92.18 99.23 92.59 87.41 Eθ (%) 0.83 1.77 1.51 -2.62 -1.26 -2.00 表2 相對(duì)長(zhǎng)

14、度的誤差 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 3D model (mm) 5.48 8.00 4.42 11.18 5.48 11.18 4.42 2D model (mm) 5.42 7.98 4.44 11.50 5.48 11.51 4.44 EL (%) 1.09 0.25 0.45 2.86 0 2.95 0.45 表3 相對(duì)面積的誤差 S1 S2 3D model (mm) 52.77 57.75 2D model (mm) 51.55 57.04

15、 ES (%) -2.31 1.23 根據(jù)橢球外表整平的二維模式設(shè)計(jì)了二維形狀的傳感器，如圖5所示〔b〕。A區(qū)域是電氣定位區(qū)的觸覺(jué)傳感器； B、C、D區(qū)域組成觸覺(jué)感知區(qū)域,而且是用來(lái)分別覆蓋手指尖外表的圓柱外表、橢球面外表、圓錐外表。鑒于目前柔性線路板加工技術(shù)的限制，柔性線路板的二維形狀被設(shè)計(jì)出來(lái)，如圖5所示〔c〕。最后,實(shí)際適宜的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)傳感器的形狀很好。 圖5 (a)橢圓外表的近似開(kāi)展的二維模式。(b)觸覺(jué)傳感器的形狀。(c)柔性線路板的形狀。 3 電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一個(gè)使大量的數(shù)字和模擬模塊結(jié)合可編程的大型積體電路(PSoC)可配置一些根本功能的裝置(例如AD

16、C和DAC),適用于控制器。運(yùn)用這種芯片可以有效減少外部支持電路的復(fù)雜度和提高觸覺(jué)信號(hào)采集處理電路的集成?？梢澡偳对跈C(jī)器人的手指尖(可用空間的大小是大約16毫米×13毫米×9毫米)的電路實(shí)體在圖6中顯示。根據(jù)電路部件的不同功能,該電路可分為兩個(gè)功能單位:一個(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)采集、處理單元和通信單元。 圖6 觸覺(jué)信號(hào)采集處理電路 3.1信號(hào)采集與處理系統(tǒng) 觸覺(jué)信號(hào)的采集與處理系統(tǒng),包括信號(hào)采集加工單位和觸覺(jué)傳感器,顯示在圖7。因?yàn)殡姌O的數(shù)組應(yīng)用,在相鄰觸覺(jué)細(xì)胞之間的相聲變成一個(gè)需要考慮問(wèn)題。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這個(gè)問(wèn)題將會(huì)解釋,只有數(shù)組的一小部份被提出了,顯示在圖8。當(dāng)一個(gè)掃描電路的掃描i-row

17、電極及j-column電極時(shí),理論上,只有觸覺(jué)細(xì)胞C(i,j)的阻力ri,j應(yīng)該測(cè)量；事實(shí)上,是由ri,j-1, ri+1,j-1, ri+1,j組成的系列路徑也納入影響了電阻ri,j的測(cè)量精度的測(cè)量回路。當(dāng)ri,j-1, ri+1,j-1 和ri+1,j的全部值不再是比ri,j的值大得多時(shí), 通過(guò)測(cè)量環(huán)有一個(gè)相比照擬大的干擾電流,嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。目前,只有兩種有效方法,電壓反應(yīng)法[11]，[12]和零電位法[4],[14],用于削弱相聲電流。然而,基于這兩種方法電路需要更多的外部的電路設(shè)備。對(duì)于電路小型化，這是一個(gè)不利條件。因此,一個(gè)采樣-電壓-反應(yīng)-否認(rèn) -掃描 -采樣 –電極(SV

18、FNTSSE)方法被提出。SVFNTSSE方法的原理是電壓的瞄準(zhǔn)目標(biāo)-掃描-取樣電極反應(yīng)到否認(rèn)-瞄準(zhǔn)目標(biāo)-掃描 -采樣電極,以便所有抽樣電極形成一個(gè)等價(jià)的潛力區(qū),切斷干擾回路,而漂浮否認(rèn)-瞄準(zhǔn)目標(biāo)-掃描 -驅(qū)動(dòng)電極。該方法不僅能有效減少了復(fù)雜的電路,而且有效地削弱相聲電流(參見(jiàn)具體實(shí)驗(yàn)在第四局部) 傳感器系統(tǒng)的原那么是眾所周知的周期運(yùn)行掃描。如圖7所示, 一個(gè)觸覺(jué)細(xì)胞信號(hào)采集過(guò)程,闡述如下: 首先,驅(qū)動(dòng)電壓Vdd通過(guò)多工器的瞄準(zhǔn)目標(biāo)-掃描 -驅(qū)動(dòng)電極被采用;其二, 瞄準(zhǔn)目標(biāo)-掃描 -采樣電極被內(nèi)部的多路復(fù)用器的配置PSoC掃描;第三, 否認(rèn)-瞄準(zhǔn)目標(biāo)-掃描 -采樣電極應(yīng)用模擬開(kāi)關(guān)連接,因此

19、電壓的瞄準(zhǔn)目標(biāo)-掃描 -采樣電極可以通過(guò)配置多路復(fù)用器反應(yīng)到其它抽樣電極,一個(gè)配置可編程增益放大器(PGA),模擬輸出緩沖區(qū)和模擬開(kāi)關(guān);最后,電壓的瞄準(zhǔn)目標(biāo)-掃描 -采樣電極轉(zhuǎn)換成數(shù)字值配置模數(shù)轉(zhuǎn)換器,目前效力于一個(gè)8位的決議 圖7 信號(hào)采集與處理系統(tǒng) 圖8 相鄰元素之間的相聲的原理圖 3.2通信系統(tǒng) 觸覺(jué)傳感器的數(shù)字信號(hào)的一個(gè)流動(dòng)的路徑如圖9所示。第一,觸覺(jué)傳感器的數(shù)據(jù),包裝的手指尖的PSoC板，被發(fā)送到手指DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)板通過(guò)SPI串行外設(shè)接口)總線;其次手指DSP板傳送到包含觸覺(jué)傳感器數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)力矩?cái)?shù)據(jù)和關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包, ,對(duì)手指FPGA(可編程領(lǐng)域門(mén)陣

20、列)板通過(guò)SPI〔串行外設(shè)接口)總線,然后放在她的手指FPGA板發(fā)送數(shù)據(jù)包的整個(gè)手指直接向DSP-PCI卡,或間接透過(guò)手掌的FPGA板DSP-PCI卡點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通訊(PPSeCo)總線,最后DSP-PCI收到卡片上傳數(shù)據(jù)到個(gè)人電腦。 為了減小手指尖的PSoC板和手指DSP板之間的通信時(shí)間、操作這個(gè)PsoC中的SPI模塊結(jié)構(gòu)的頻率應(yīng)該選擇頻率最高(12兆赫)。不過(guò),正因?yàn)闀r(shí)鐘頻率約束的控制器,花費(fèi)時(shí)間讀/寫(xiě)一個(gè)八位登記這是12.6μs顯著大于666.7μs的花費(fèi)時(shí)間受/送一個(gè)字節(jié)。因此,為了使SPI通信正常工作狀態(tài)下, 手指尖的SPI的功能模塊的PsoC板必須被設(shè)置為主人模式,而手指的SPI的

21、功能模塊的將DSP板被設(shè)置為附屬模式。通過(guò)考慮觸覺(jué)信號(hào)的采集和SPI通信的時(shí)間，觸覺(jué)傳感器的最后操作頻率系統(tǒng)是107.3赫茲。 圖9 通信系統(tǒng) 3 實(shí)驗(yàn)和討論 4.1 運(yùn)用SVFNTSSE方法削弱相聲實(shí)驗(yàn) 為驗(yàn)證SVFNTSSE方法的有效性,四個(gè)相鄰的觸覺(jué)細(xì)胞,分別是細(xì)胞-06, 細(xì)胞-07, 細(xì)胞-11和細(xì)胞-12,被選擇為實(shí)驗(yàn)物體,,如圖10。和一個(gè)外部力量只適用于在元素上細(xì)胞-07, 細(xì)胞-11和細(xì)胞-12,然后每一個(gè)觸覺(jué)細(xì)胞的輸出電壓可以觀察到。當(dāng)不使用SVFNTSSE方法, 觸覺(jué)細(xì)胞-06的輸出電壓被嚴(yán)重干擾(如圖10(a)、細(xì)胞-06的輸出電壓約等于其他的在8秒);但

22、當(dāng)使用這個(gè)方法, 細(xì)胞-06的輸出電壓幾乎是不受影響,顯示在圖10(b)。因此,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。 圖10。串?dāng)_分析 4.2 實(shí)驗(yàn)研究傳感器特性 觸覺(jué)傳感器具有非線性滯及蠕變等特點(diǎn)。這些通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)的特性進(jìn)行了研究,顯示在圖11。這系統(tǒng)包括一個(gè)加載平臺(tái)和圖形可視化系統(tǒng)。測(cè)量過(guò)程如下:首先, 通過(guò)載重線應(yīng)用離散載荷傳感器的平臺(tái),然后通過(guò)串行通訊總線傳送傳感器的信號(hào)到PC上,最后通過(guò)圖形可視化系統(tǒng)處理接收到的數(shù)據(jù)。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確度,四個(gè)相鄰觸覺(jué)元素被選中,應(yīng)用于每一個(gè)元素的壓力都是平等的,然后元素輸出的平均值應(yīng)該作為輸出傳感器。確保壓力的平衡,兩個(gè)采取了措施:設(shè)計(jì)一個(gè)具有

23、柔性層的集料器和的和調(diào)節(jié)集料器周?chē)S的角度直到每一個(gè)壓力元件的輸出值都相互相等。在完成必要的操作后,我們不斷地裝載離散負(fù)荷又不斷卸了離散載荷傳感器，兩次了。在這個(gè)過(guò)程中,傳感器的產(chǎn)量為壓力裝置的平均產(chǎn)量被獲取。遲滯特性曲線及蠕變特性曲線該傳感器如圖12(a)和(b)圖12)。圖12(a)也顯示壓力傳感器的測(cè)量范圍是0 - 600 kPa。 圖11 觸覺(jué)傳感器測(cè)量系統(tǒng) 圖12。(a) 觸覺(jué)傳感器的滯回特性曲線。(b) 觸覺(jué)傳感器的蠕變特性曲線 4.3 接觸力控制的實(shí)驗(yàn)基于觸覺(jué)傳感器 在研究傳感器的非線性特性后,我們?cè)?HIT/DLR Hand II靈巧機(jī)械手的手指的指尖外表

24、上安裝傳感器進(jìn)而建立實(shí)驗(yàn)硬件系統(tǒng),顯示在圖13(a)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,“產(chǎn)品改良+摩擦補(bǔ)償〞控制算法被用于在考慮信號(hào)處理的這樣的非線性特征,以及接觸力建立的要求分別設(shè)為50 kPa,100 kPa,200 kPa,300 kPa,400 kPa,500 kPa和600kPa。 這實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)圖13(b))說(shuō)明, 基于反應(yīng)信號(hào)的觸覺(jué)傳感器，整個(gè)控制系統(tǒng)能保持不變的接觸力。因此,在未來(lái)，該傳感器的信號(hào)將用于多手指手的抓取力的控制。 圖13。(a)平臺(tái)的接觸控制實(shí)驗(yàn)。(b) 基于觸覺(jué)恒定的接觸力控制的結(jié)果 5 結(jié)論 在本文中，提出一種薄而靈活的電阻性觸覺(jué)傳感器,嵌入式電力系統(tǒng)對(duì)觸覺(jué)信號(hào)采集

25、與處理進(jìn)行了描述。通過(guò)采用三維曲面近似的開(kāi)展方法設(shè)計(jì)出傳感器的形狀,確保優(yōu)良的傳感器符合HIT/DLR Hand II靈巧機(jī)械手的手指尖外表。被推薦的SVFNTSSE方法不僅可以有效地削弱相聲電流,而且可以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。 對(duì)于觸覺(jué)傳感器的系統(tǒng),有效的測(cè)量范圍近似是0 - 600kPa, 分辨率與操作頻率分別是8比特和107.3赫茲。接觸力控制試驗(yàn)說(shuō)明,觸覺(jué)傳感器系統(tǒng)被集成在HIT/DLR Hand II靈巧機(jī)械手的控制系統(tǒng),在未來(lái)，為觸覺(jué)信息在多手指協(xié)調(diào)中應(yīng)用建立一個(gè)良好的根底。 感謝 這個(gè)工程是由國(guó)家高技術(shù)研發(fā)與開(kāi)展方案(“863〞方案)(第2021號(hào)AA04Z203)和自我方案任務(wù)

26、 (第2021號(hào)01A01)的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)和系統(tǒng)(哈爾濱理工學(xué)院)。 參考文獻(xiàn) 1. Jeong, D.-H., Chu, J.-U., Lee, Y.-J.: Development of KNU hand with infrared LED-based tactile fingertip sensor. In: International Conference on Control, Automation and Systems, COEX, Seoul, Korea, pp. 1156–1161 (2021) 2. Ueda, J., Ishida, Y., Kondo

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