应用于灵巧操作滑移检测的触觉传感阵列制备

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:HoshinoYuki
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着机器人技术的不断发展,人们对机器人的要求日益提高,需要机器人具备灵巧操作的能力以及更好的安全性、稳定性。现有的机器人大多分布在简单的人类活动场景,比如工厂,完成简单的装配工作,无法完成更加精细的任务,因为机器人表面并不具备像人类一样可以感知外界刺激的皮肤。本文提出一种基于压阻原理的柔性电子皮肤,可以辅助机器人感知接触物体时的压力;同时提出一种滑移检测算法,使得仿生手在操作物体时可以实时检测滑移现象,阻止物体从仿生手中滑脱。本文主要研究内容如下:(1)利用TPU粉末、NaCl粉末以及炭黑粉末,通过热融方法,大面积制备一种性质均一、稳定的压阻薄膜,在制作时使用不同的粉末质量比制作多个样品,测试其电阻在正压力作用下变化以得出最佳材料配比。对薄膜的性能进行如下几项测试:力-电阻曲线,疲劳测试,同一片薄膜上不同部位之间串扰测试。(2)将压阻薄膜制成阵列式压阻传感单元,使用等电势法对压阻阵列上各单元电阻进行采集,这种方法可以大大减少导线使用数量;此薄膜可以被任意切割成不同形状并共形贴附在机器人的手、身体等部位表面,使得机器人在操作过程中可以感知到接触正压力信息。(3)利用阵列式压力数据进行分析,提出两个判断指标:能量比例以及分布比例,能量比例由对压力中心数据进行小波分解并转化成比值形式获得,分布比例由实时力分布相关系数计算并转化为比值形式获得,在5×5方形传感阵列上进行算法有效性测试。(4)制作4×5分布式传感阵列,将其贴附在仿生五指仿生手表面,使仿生手进行抓取操作,包括抓握不同形状物体、抓握形状相同但质量不同物体、综合操作(接一杯水)等,实时检测滑移并图形化显示测试结果。
其他文献
机器人因具有工作空间大、响应速度快和承载能力强等特性在生产制造中应用日益广泛。目前机器人主要通过离线编程的方式完成简单、重复性的劳动,存在智能化程度低、处理复杂任务困难等问题,难以适应多品种、小批量、多规格产品的生产。随着机器人相关研究的不断深入,人机协作解决上述问题的优势越来越明显,人类的融入使得机器人系统的柔性化和智能化程度显著提升。然而,人与机器人处于同一环境中协作完成任务也对机器人的感知和
学位
柔性传感技术具有测量范围大、顺应性良好、生物相容等优点,在人机交互、电子皮肤、人体运动检测等领域具有广泛的应用前景。在人们日常生活的复杂多变环境中,机器人往往需要同时采集力、变形、运动等物理信息;然而,目前的柔性传感器往往功能单一或结构复杂,难以在紧凑的空间中实现多模式的感知功能。本文基于阻抗分析设计了一种电容电阻耦合的柔性传感器,旨在通过简单测量电路实现非线性柔性导体的电容、电阻测量,实现二维载
学位
量子通信系统作为一种新兴的通信技术,比传统的通信技术更加安全可靠,但是对工作环境要求较高,尤其是安置在舰船上的量子通信设备对横滚向及俯仰向的要求极为苛刻。因此,需要采用舰载并联稳定平台来隔离船体摇摆的干扰,保证安置在稳定平台上的量子通信设备处于稳定的工作环境。本论文围绕舰载并联稳定平台的姿态控制展开研究。针对舰载并联稳定平台的高精度姿态控制影响因素,提出了稳定平台的研究目标;采用三个电动推杆成正三
学位
本文设计了一种基于霍尔传感单元的柔性足垫,能够对人体足底分布式力位信息进行动态监测。与传统压力传感器相比,该传感器能够同时测量力和位移两种模态信息,同时具有测量精度高,变形范围大,模块化设计,制作成本低等优点。通过构建逆向求解模型,霍尔传感器输出的电压值可以定量反映压力和柔性体变形。基于这个原理,通过理论计算、数值解析和有限元仿真,完成了柔性霍尔传感单元的结构设计和快速成型制造,并进行了性能测试与
学位
球关节的姿态检测是实现精确控制球关节运动姿态的关键,目前球关节的姿态检测主要分为接触式测量和非接触式测量两种方法。接触式测量往往需要引出惯性测量单元、导轨和编码器等其他测量装置,从而引入新的惯性力和摩擦力。非接触测量主要有基于视觉、光学、电感和磁场等多种方案。基于视觉、光学和电感的球关节姿态测量往往需要大量额外的工作量和计算资源、复杂的辅助结构和较高的安装要求,在实际的生产运用中无法广泛推广。本文
学位
智能蒙皮技术集多源传感器、驱动器、数据采集系统与控制系统于一体,实时感知飞行器的各种参数,并通过反馈实现飞行器的飞行状态控制。不同工况下智能蒙皮中集成的传感器种类和个数不尽相同,智能蒙皮数据采集系统不仅要对多种传感器信号进行采集,还应能根据实际工况灵活地对采集系统的功能和通道数进行配置,目前常规的数据采集系统难以满足智能蒙皮传感器数量、种类灵活配置的应用需求。本文设计了一种智能蒙皮可重构数据采集系
学位
随着机器人技术和产业的发展,机器人在工业生产乃至人民生产生活中都扮演着重要角色。但是由于难以获得机器人的控制模型参数,如何合理选择机器人的控制器参数甚至取得最优参数仍缺乏便捷有效的方法。尤其是引入力信息对机器人进行柔顺控制时,不合理的控制参数易使机器人陷入振荡。本文基于强化学习理论,分析控制系统代价函数形式和价值函数、控制策略的模型和更新方式,提出了一种快速可靠的机器人阻抗控制器设计和优化方法。本
学位
涡轮导向叶片是航空发动机的关键部件,长期服役在高温高压的工况下,其制造精度直接影响航空发动机的服役性能。在新一代航空发动机中涡轮导向叶片已经由传统单联叶片发展到双联/四联叶片。相较于传统叶片,多联结构引入了流道线测点和溢出测点等大量非轮廓测点,极大地增加了测点数据处理的复杂性。同时叶身四周分布有大量气膜孔导致测点数据不连续,现有方法需要大量人工介入。针对上述问题,本文以多联涡轮导向叶片为对象,围绕
学位
随着我国老龄化程度的不断加剧,肢体残疾患者的增多,修复/重建人体受损运动功能的仿人上肢机器人需求扩大。但大部分修复/重建动作拟人性不足,如何复现人类上肢自然运动是一个挑战性难题。针对如何提取人体上肢自然运动特征,用于轨迹生成复现自然运动,从而达到修复/重建患者自然运动能力的要求,本文主要从以下几个方面进行系统深入的研究:(1)从需求和目的出发,分析了人体上肢各关节运动规律,根据人体上肢运动在日常活
学位
可穿戴柔性混合电子系统指能够穿戴在人体表皮以实现特定功能的电子系统,需要具有易于拉伸的灵活性、良好的生物兼容性和工作稳定性。但目前的柔性混合电子系统还存在制备工艺复杂,集成度不高,拉伸性不强等问题,其技术难点主要在于软硬材料结合下的拉伸导线、芯片贴装以及应变分离结构的工艺设计。为此本文研发制备了一种新型柔性混合电子系统,主要研究内容如下:(1)基于柔性可拉伸要求选取新型导电复合材料(Electri
学位