基于分布式電容的新型柔性觸覺傳感器的設(shè)計與研究.pdf

1、觸覺傳感器在醫(yī)療器械、運動健身、仿生學部件、機器人控制、人體工程學等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，觸覺傳感器的應(yīng)用范圍不斷擴大，具有良好的發(fā)展前景和市場潛力。本文提出了一種新型的基于分布式電容的柔性觸覺傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡單、易加工、柔性好、成本低、適應(yīng)性強等優(yōu)點，并且通過實驗證明其可以實現(xiàn)觸覺力檢測的功能，為今后觸覺傳感器的設(shè)計提供了一定的理論支持和一種新的設(shè)計思路。
　　本文的主要工作和創(chuàng)造性研究包括以下

2、幾個方面：
　　(1)利用薄板的大撓度理論分析了電容式觸覺傳感器的工作原理，探求了電容式觸覺傳感器的電容輸出值與其表面應(yīng)力大小的關(guān)系，并使用 COMSOL Multiphysics軟件對其進行了有限元仿真，驗證了所求關(guān)系的有效性。
　　(2)在分析柔性電路板（FPCB）的加工步驟的基礎(chǔ)上，利用FPCB加工工藝設(shè)計并加工了一種新型的基于分布式電容的柔性觸覺傳感器的主體結(jié)構(gòu)。設(shè)計的觸覺傳感器主要由四層膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成：上層電極層、下層

3、電極層、中間間隔層和觸點層。
　　(3)在分析國內(nèi)外電容式觸覺傳感器信號處理電路的發(fā)展狀況的基礎(chǔ)上，提出并設(shè)計了一種以德國 ACAM公司的商業(yè)電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片 PCap01為核心的電容式觸覺傳感器的信號處理電路，將觸覺傳感器的輸出值檢測出來并通過USB發(fā)送給上位機，并且實現(xiàn)了在上位機上動態(tài)顯示觸覺傳感器測量結(jié)果的功能。
　　(4)加工了9種不同參數(shù)的傳感器結(jié)構(gòu)并通過對提出的傳感器進行單點標定，探究了FPCB膜的厚度和中間間隔