現(xiàn)代傳感技術(shù)觸覺傳感器

現(xiàn)代傳感技術(shù)觸覺傳感器第一頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三目錄一、IntroductionandClassification三、ApplicationtouchsensorForce

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tactilesensorpressuresensorslipsensor二、Principlesoutlined第二頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三IntroductionBiomimetic

sensorTactile

sensor…………用于機器人中模仿觸覺功能的傳感器第三頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三ClassificationtouchsensorForce

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tactilesensorpressuresensorslipsensor第四頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三Principlesoutlined第五頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三touchsensor用以判斷機器人(主要指四肢)是否接觸到外界物體或測量被接觸物體的特征的傳感器。接觸覺傳感器有微動開關(guān)、導電橡膠、含碳海綿、碳素纖維、氣動復位式裝置等類型。第六頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三MicroSwitch由彈簧和觸頭構(gòu)成。觸頭接觸外界物體后離開基板，造成信號通路斷開，從而測到與外界物體的接觸。優(yōu)點是使用方便、結(jié)構(gòu)簡單，缺點是易產(chǎn)生機械振蕩和觸頭易氧化。Conductiverubber它以導電橡膠為敏感元件。當觸頭接觸外界物體受壓后，壓迫導電橡膠，使它的電阻發(fā)生改變，從而使流經(jīng)導電橡膠的電流發(fā)生變化。優(yōu)點是具有柔性。缺點是由于導電橡膠的材料配方存在差異，出現(xiàn)的漂移和滯后特性也不一致Carbon

sponge它在基板上裝有海綿構(gòu)成的彈性體，在海綿中按陣列布以含碳海綿。接觸物體受壓后,含碳海綿的電阻減小,測量流經(jīng)含碳海綿電流的大小，可確定受壓程度。這種傳感器也可用作壓力覺傳感器。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、彈性好、使用方便。

缺點是碳素分布均勻性直接影響測量結(jié)果和受壓后恢復能力較差。Carbonfiber以碳素纖維為上表層，下表層為基板，中間裝以氨基甲酸酯和金屬電極。接觸外界物體時碳素纖維受壓與電極接觸導電。優(yōu)點是柔性好，可裝于機械手臂曲面處缺點滯后較大Pneumatic

reset它有柔性絕緣表面，受壓時變形，脫離接觸時則由壓縮空氣作為復位的動力。與外界物體接觸時其內(nèi)部的彈性圓泡(鈹銅箔)與下部觸點接觸而導電。優(yōu)點是柔性好、可靠性高缺點是需要壓縮空氣源第七頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三用于測量機器人自身或與外界相互作用而產(chǎn)生的力或力矩的傳感器。它通常裝在機器人各關(guān)節(jié)處。剛體在空間的運動可以用6個坐標來描述，例如用表示剛體質(zhì)心位置的三個直角坐標和分別繞三個直角坐標軸旋轉(zhuǎn)的角度坐標來描述?？梢杂枚喾N結(jié)構(gòu)的彈性敏感元件來敏感機器人關(guān)節(jié)所受的6個自由度的力或力矩，再由粘貼其上的應變片將力或力矩的各個分量轉(zhuǎn)換為相應的電信號。Force

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tactilesensor常用彈性敏感元件的形式有十字交叉式、三根豎立彈性梁式和八根彈性梁的橫豎混合結(jié)構(gòu)等。左圖中為豎梁式6自由度力傳感器的原理。在每根梁的內(nèi)側(cè)粘貼張力測量應變片，外側(cè)粘貼剪切力測量應變片，從而構(gòu)成6個自由度的力和力矩分量輸出。第八頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三測量接觸外界物體時所受壓力和壓力分布的傳感器。它有助于機器人對接觸對象的幾何形狀和硬度的識別。壓覺傳感器的敏感元件可由各類壓敏材料制成，常用的有壓敏導電橡膠、由碳纖維燒結(jié)而成的絲狀碳素纖維片和繩狀導電橡膠的排列面等。pressuresensor下圖是以壓敏導電橡膠為基本材料的壓覺傳感器。在導電橡膠上面附有柔性保護層，下部裝有玻璃纖維保護環(huán)和金屬電極。在外壓力作用下，導電橡膠電阻發(fā)生變化,使基底電極電流相應變化,從而檢測出與壓力成一定關(guān)系的電信號及壓力分布情況。通過改變導電橡膠的滲入成分可控制電阻的大小。例如滲入石墨可加大電阻，滲碳、滲鎳可減小電阻。通過合理選材和加工可制成高密度分布式壓覺傳感器。這種傳感器可以測量細微的壓力分布及其變化，故有人稱之為“人工皮膚”。。第九頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三用于判斷和測量機器人抓握或搬運物體時物體所產(chǎn)生的滑移。它實際上是一種位移傳感器。按有無滑動方向檢測功能可分為無方向性、單方向性和全方向性三類。slipsensor

無方向性傳感器有探針耳機式，它由藍寶石探針、金屬緩沖器、壓電羅謝爾鹽晶體和橡膠緩沖器組成?；瑒訒r探針產(chǎn)生振動，由羅謝爾鹽轉(zhuǎn)換為相應的電信號。緩沖器的作用是減小噪聲。單方向性傳感器有滾筒光電式，被抓物體的滑移使?jié)L筒轉(zhuǎn)動，導致光敏二極管接收到透過碼盤（裝在滾筒的圓面上）的光信號，通過滾筒的轉(zhuǎn)角信號而測出物體的滑動。全方向性傳感器采用表面包有絕緣材料并構(gòu)成經(jīng)緯分布的導電與不導電區(qū)的金屬球。當傳感器接觸物體并產(chǎn)生滑動時，球發(fā)生轉(zhuǎn)動，使球面上的導電與不導電區(qū)交替接觸電極,從而產(chǎn)生通斷信號,通過對通斷信號的計數(shù)和判斷可測出滑移的大小和方向。這種傳感器的制作工藝要求較高。第十頁，共十