滑觉传感器作为一种智能仿生传感器,主要用来检测机械手和被抓取物体之间滑移信息。作为众多传感器中的一种,它能检测物体的滑移并把滑移信息转变成可采集、分析的电信号,机械手控制系统通过滑觉传感器反馈的电信号判断物体的滑动状态,并驱动机械手对物体进行柔性抓取,使机械手变得智能化,从而延伸探索领域和方便人们的生活。根据滑觉传感器传感机理可将其分为:声电式、电容式、光感式、激光式及机器视觉方式的滑觉传感器,其中声电式滑觉传感器由于敏感单元的膜片结构导致其抗干扰能力弱;电容式滑觉传感器受温度影响较大;激光式和机器视觉式滑觉传感器环境适应能力差,这些缺点使得滑觉传感器很难在实际生产生活中推广应用。滑觉传感技术也成为制约我国智能产业发展的卡脖子技术,急需研发一款基于新材料、新敏感单元、新传感机理的滑觉传感器。本文对现有滑觉传感器的缺点进行了分析总结,研制了一款基于磁致压阻效应为传感机理的滑觉传感器。此滑觉传感器敏感单元采用了新材料和新传感机理,提高了传感器抗干扰能力、压阻线性度和灵敏度;设计了全新的指型滑觉传感器外壳,降低了刚度不良对滑觉传感器传感特性的影响。主要研究内容有:首先对磁致压阻敏感单元制备工艺进行了优化:主要研究了磁性颗粒沉降、脱模性、排气泡、固化剂含量、硅油含量及磁致成链等因素对敏感单元传感特性的影响。对磁性颗粒的沉降特性进行了分析研究,通过提高初始粘度有效改善磁性颗粒的沉降现象;设计了新型敏感单元制备模具,通过一模多穴的方法提高了敏感单元的制备效率,对模穴增加拔模角提高了敏感单元的脱模性,提高了敏感单元表面的光滑度;通过实验优化了固化剂和硅油在敏感单元中的配比,提高敏感单元质量;分析排气泡原理,通过多次调节排气泡压强提高了气泡排除率。然后对敏感单元固化过程中对磁性颗粒成链过程和原理进行了更加细致分析,发现了固定加磁方式的不合理。通过环形电流理论和斯托克斯方程更好的解释了磁性颗粒在粘性液体中的受力,建立了磁性颗粒磁致链化过程中的动态受力模型。新的动态力学模型可推导出外磁场的时间方程,磁性颗粒根据外磁场的时间方程控制磁场进行磁致链化,成品敏感单元中导电磁链的完整性得到了提高,从而提高了敏感单元的电导率和压阻曲线线性度。再对滑觉传感器进行封装测试:封装采用了预压封装的方式进行封装,把封装完成的敏感单元装入滑觉传感器外壳,对敏感单元灵敏度、重复度、分辨率、线性度等指标进行测试,最后对滑觉传感器进行标定。最后对滑觉传感器进行应用:设计全新机械手,把滑觉传感器安装到机械手上进行抓取实验,在抓取实验过程中对传感器信号进行分析,抓取力恒定情况下滑觉传感器反馈的信号趋于稳定,当机械手在提升的过程中被抓取物体产生滑移,信号发生波动,根据信号波动大小增加抓取力,直到被抓物体不再发生滑移为止,达到柔性抓取的目的。