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皮肤是人体感知外界环境信息的重要感知器官,人类依靠皮肤产生的触觉感知周围环境中的信息。本文将含液体芯PVDF压电纤维(LPF,Liquid Core PVDF Fiber)埋入到医用硅橡胶中,设计制备了一种人工皮肤柔性触觉传感器(AS,Artificial Skin Flexible Tactile Sensor),对其触觉传感功能进行了理论分析和实验研究,并取得了初步的研究成果。主要的研究内容和研究成果如下:(1)利用自制的拉丝纤维设备,成功的制备出液体芯PVDF纤维,表征了纤维的微观形貌和力学性能,进行了 XRD测试,结果表明,纤维的拉伸倍数越大,其压电性能越强。通过对比实验,说明在同等实验条件下,液体芯PVDF压电纤维的传感信号是金属芯PVDF纤维的1.75倍。(2)将含液体芯PVDF纤维埋入到医用硅橡胶中,设计制备了一种人工皮肤柔性触觉传感器。采用能量法和平均电荷方法,建立了这种触觉传感器的压力传感模型。实验结果表明,这种触觉传感器能够感知多种不同激励方式不同频率的信号,其实验结果表明传感信号和激励信号基本呈线性关系;并能准确的反映出冲击、三角波、正弦波激励的作用过程,实验结果验证了理论模型。(3)基于简支梁振动理论模型,本文研究了触觉传感器的压力传感灵敏度。用压电微动工作台进行灵敏度测试实验。在正弦激励和冲击激励的作用下,传感器的最小响应幅值为300nm,最小响应频率为0.1Hz,共振频率为7Hz;当采用方波作为激励方式时,方波的冲击特性越明显,传感器的输出信号越强。实验结果表明,这种触觉传感器具有优于人体手指的超高灵敏度。(4)将液体芯PVDF纤维阵列埋入到医用硅橡胶中,设计制备出大面积的人工皮肤柔性触觉传感器。在正弦激励作用下,测得传感器在激振频率为16Hz时,对时间响应的灵敏度最高。在冲击激励时,激励点到纤维的距离和传感信号之间,呈近似于正态分布的关系。利用此模型,可以准确判断出冲击激励的幅值大小和冲击点位置点的坐标。通过理论分析和实验研究,表明这种人工皮肤柔性触觉传感器具有制备工艺简单、成本低、灵敏度高等特点。在机器人、康复医疗及航空航天等领域中有着广泛的应用和良好的发展前景。