【摘 要】
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随着仿生机器人与人机交互技术等领域的显著发展,模拟生物皮肤触觉感知能力的柔性传感阵列系统受到广泛关注。针对目前传感阵列系统存在的传感单元灵敏度较低、制作工艺繁琐和大面积阵列下阵列大小与采集速度相互制约的问题,本文设计并制备了一种基于异步编码的柔性触觉传感阵列系统。本文使用环氧丙烯酸丁酯接枝多壁碳纳米管,以UV胶为基体材料,制备导电力敏复合材料,基于丝网印刷工艺制作具有规则裂纹结构的柔性电阻式传感单
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随着仿生机器人与人机交互技术等领域的显著发展,模拟生物皮肤触觉感知能力的柔性传感阵列系统受到广泛关注。针对目前传感阵列系统存在的传感单元灵敏度较低、制作工艺繁琐和大面积阵列下阵列大小与采集速度相互制约的问题,本文设计并制备了一种基于异步编码的柔性触觉传感阵列系统。本文使用环氧丙烯酸丁酯接枝多壁碳纳米管,以UV胶为基体材料,制备导电力敏复合材料,基于丝网印刷工艺制作具有规则裂纹结构的柔性电阻式传感单元。通过引入仿生表皮结构,所设计制备的柔性电阻式传感单元具有高应变系数（1914）、快速响应（52 ms）和高稳定性的特点。基于仿神经元传输方式,设计异步编码总线式电路结构,通过Simulink进行仿真验证,研究传感单元数量与系统信噪比对数据误码率影响,利用FPGA实现编码与译码电路的硬件结构和软件程序设计。结果表明,所设计的异步编码电路系统在信噪比为10 d B的环境下误码率小于0.001%。将电阻式传感单元与异步编码电路系统相结合,得到一种快速响应的结构简单、超灵敏、可扩展的柔性触觉传感器阵列系统。和传统的行列扫描阵列系统相比,每个传感单元的数据连续采集,在4×4的阵列规模下,系统整体采集速度可提高15倍,且在受到物理损伤时能够继续保持感知和信号采集传输功能。为推进智能机器人的实时精确触觉感知提供了一种解决思路。
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