【摘 要】
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随着软抓取、灵巧操作等复杂任务在软体机器人领域中的广泛渗透与日益频繁,软体灵巧手已成为机器人技术的研究热点。为了实现抓取物特征识别和精准控制,需要具有宽工作应变范围、高灵敏和良好稳定性的柔性应变传感器赋予软体灵巧手本体感知功能。本文设计了基于银纳米颗粒-聚多巴胺-碳纳米管（Ag NPs-PDA-CNT）的敏感材料体系,制备导电材料浓度呈梯度分布的PDMS基三明治型柔性应变传感器,用于实现软体灵巧手
【基金项目】
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中央高校基本科研业务费专项资金资助（JZ2020HGTB0027,JZ2020HGQA0166）； 浙江省‘尖兵’‘领雁’研发攻关计划项目（2022C03052）；
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随着软抓取、灵巧操作等复杂任务在软体机器人领域中的广泛渗透与日益频繁,软体灵巧手已成为机器人技术的研究热点。为了实现抓取物特征识别和精准控制,需要具有宽工作应变范围、高灵敏和良好稳定性的柔性应变传感器赋予软体灵巧手本体感知功能。本文设计了基于银纳米颗粒-聚多巴胺-碳纳米管（Ag NPs-PDA-CNT）的敏感材料体系,制备导电材料浓度呈梯度分布的PDMS基三明治型柔性应变传感器,用于实现软体灵巧手本体感知。本研究基于PDA黏附性在弱碱环境下制备PDA-CNT,利用PDA还原性生长Ag NPs均匀分散在PDA-CNT表面,合成制备Ag NPs-PDA-CNT导电材料。采用硅橡胶毛细管与PDMS作为柔性基底,使用硅烷偶联剂（KH-550）对硅橡胶内壁表面改性,借助负压法通过层层包覆实现Ag NPs-PDA-CNT在PDMS中浓度呈梯度分布,制备PDMS基三明治型柔性应变传感器。对传感器微观结构表征、传感机理分析,进行静态、动态特性测试,结果表明,传感器具有高灵敏系数（GF）和宽工作应变范围（0-44%时GF为69.04,44%-66%时GF为253.13,66%-76%时GF为1253.8）、快速响应（75 ms）和良好稳定性等特性。将传感器用于软体灵巧手实现本体感知,进行软抓取应用,获取抓取物体特征信息,并结合数据采集手套实现仿人软体手主从控制应用研究,解决仿人软体手无法精确控制导致的手势错误。本文研制的面向软体灵巧手本体感知的宽工作应变范围、高灵敏PDMS基柔性应变传感器,具有广泛适用性,在医疗保健、软机器人和人机交互等领域具有广阔应用前景。
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