面向假肢手抓取中觸滑覺(jué)檢測(cè)的柔性觸覺(jué)傳感陣列研究.pdf

1、本學(xué)位論文結(jié)合國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃，項(xiàng)目編號(hào):2011CB013300)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):51575485，51105333)和浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):LY16E050002)，開展了用于假肢手的具有三維力測(cè)量和滑移識(shí)別功能的柔性觸覺(jué)傳感陣列的研究。首先，設(shè)計(jì)了一種基于INASTOMER導(dǎo)電橡膠的柔性觸覺(jué)傳感陣列，并且詳細(xì)闡述了其三維力測(cè)試和滑移檢測(cè)的工作原理。然后，系統(tǒng)研究了觸覺(jué)傳感器陣列的制

2、造工藝。接著，開發(fā)了該柔性觸覺(jué)傳感陣列的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括基于DSP F2812的觸覺(jué)傳感陣列檢測(cè)電路的開發(fā)和基于LabVIEW軟件的數(shù)據(jù)采集上位機(jī)程序的編寫。最后，利用觸覺(jué)傳感陣列的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，進(jìn)行了傳感陣列的靜態(tài)性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，獲得力分辨率、靈敏度、測(cè)力量程、重復(fù)性、非線性、遲滯性等靜態(tài)性能指標(biāo)，完成了觸覺(jué)傳感陣列裝載于假肢手的抓取實(shí)驗(yàn)，并利用離散小波變換的方法進(jìn)行了單元滑移檢測(cè)以及傳感陣列抓取過(guò)程的滑移檢測(cè)。
　　第1章，闡

3、述了本學(xué)術(shù)論文的研究背景和意義，詳細(xì)介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外智能假肢手、柔性觸覺(jué)傳感器以及三維力與滑移特征信息處理方法的研究現(xiàn)狀，確定了論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)框架。
　　第2章，設(shè)計(jì)了一種基于INASTOMER導(dǎo)電橡膠材料的柔性觸覺(jué)傳感陣列。該3×3的觸覺(jué)傳感陣列是由柔性電極層、導(dǎo)電橡膠層和表層凸起三層結(jié)構(gòu)組成，并配置有Velcro尼龍搭扣的結(jié)構(gòu)，便于傳感陣列在非規(guī)則曲面上的安裝。此外，詳細(xì)闡述了該觸覺(jué)傳感陣列的工作原理，包括其單元三維

4、力測(cè)試原理和基于離散小波變換理論的滑移檢測(cè)原理。
　　第3章，為解決陣列結(jié)構(gòu)掃描檢測(cè)引線多的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了柔性電極層的行列并行走線方式?；谌嵝噪娐酚∷⒓夹g(shù)，制造了具有“五電極”結(jié)構(gòu)的柔性電極層。通過(guò)鋁制模具制造了導(dǎo)電橡膠層和表層凸起，并對(duì)柔性觸覺(jué)傳感陣列的整體裝配。
　　第4章，開發(fā)了該柔性觸覺(jué)傳感陣列的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了基于DSP TMS320F2812芯片的觸覺(jué)傳感陣列的高速掃描檢測(cè)電路，完成了電路原理圖的繪制、電路板

5、的制造和DSP控制程序的編寫，并開發(fā)了基于LabVIEW軟件的數(shù)據(jù)采集上位機(jī)程序。
　　第5章，利用觸覺(jué)傳感陣列的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，開展了觸覺(jué)傳感陣列相應(yīng)的靜態(tài)特性、抓取過(guò)程以及滑移檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)研究。靜態(tài)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:研制的柔性觸覺(jué)傳感陣列具有0.1N的力分辨率，z-、x-和y-方向的測(cè)力量程分別為0～30 N、-5～5 N、-5～5 N，靈敏度分別為0.081 V/N、0.210 V/N、0.247 V/N，精確度分別為3.15％