【摘 要】
：
针对现有假手触觉测量常用的薄膜压力传感器精度不佳、线性度差、迟滞性高等问题,研究了一种可安装于假手指尖的光纤布拉格光栅触觉力传感器.首先,通过传感单元的微小化结构设计,可以将施加的外力转化为光纤承受的轴向力;进而,通过有限元对传感器结构参数进行优化,提高了光纤光栅对于压力的灵敏度;然后,围绕假手指尖应用的需求,制作了这种光纤布拉格光栅触觉力传感器;最后,对该传感器进行了性能标定、对比分析和应用抓取3个实验分析,实验结果表明:该传感器压力灵敏度为0.1038 nm/N,线性度R2为0.998,重复性误差为1
【机 构】
：
西安交通大学机械工程学院 西安710049;西安交通大学机械工程学院 西安710049;西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室 西安710049
论文部分内容阅读
针对现有假手触觉测量常用的薄膜压力传感器精度不佳、线性度差、迟滞性高等问题,研究了一种可安装于假手指尖的光纤布拉格光栅触觉力传感器.首先,通过传感单元的微小化结构设计,可以将施加的外力转化为光纤承受的轴向力;进而,通过有限元对传感器结构参数进行优化,提高了光纤光栅对于压力的灵敏度;然后,围绕假手指尖应用的需求,制作了这种光纤布拉格光栅触觉力传感器;最后,对该传感器进行了性能标定、对比分析和应用抓取3个实验分析,实验结果表明:该传感器压力灵敏度为0.1038 nm/N,线性度R2为0.998,重复性误差为1.32％和迟滞性误差为2.19％;与现有的薄膜压力传感器对比,该传感器的线性度和重复度都更高,迟滞性更低.
其他文献
无人平台在大范围环境中实现自主定位与导航的能力需求日益严苛,其中基于激光雷达的同步定位和绘图技术(SLAM)是主流的研究方案.在这项工作中,本文系统概述了3D激光雷达SLAM算法框架和关键模块,分析阐述了近年来的研究热点问题和未来发展趋势,梳理了3D激光雷达SLAM算法性能的评估标准,并据此选取目前较为成熟的具有代表性的6种开源3D激光雷达SLAM算法在机器人操作系统(ROS)中进行了测试评估,基于KITTI基准数据集,从KITTI官方精度标准、SLAM算法精度指标、算法耗时和处理帧率3方面进行了横向比较
为了检测危害人类健康的异丙醇气体,本文制备了基于In2O3和Fe2O3负载In2O3(Fe2O3@In2O3)空心球的高灵敏度异丙醇气体传感器,通过表征手段对制备的In2O3和Fe2O3@In2O3样品的晶相,形貌和化学成分进行分析.实验测试结果表明,在200C的最佳工作温度下,与纯的In2O3相比,Fe2O3@In2O3空心球气体传感器对异丙醇有更好的气敏特性.Fe2O3@In2O3空心球传感器对100× 10-4％异丙醇的响应值可达28.2(为纯相In2O3的1.75倍),响应时间为1s,恢复时间为2
为了提升无人艇对典型水面小目标感知能力,本文提出了基于多尺度卷积融合结构和空间注意力加强的改进型SSD目标检测算法.首先,对SSD浅层网络进行多尺度卷积融合,提升浅层网络的语义信息;其次,设计空间注意力结构对卷积特征层逐个增强,提升对弱纹理小目标特征保持性;最后,在VOC公开数据集和自构水面目标数据集上进行了测试,并基于无人艇开展了真实海域目标检测识别验证.实验结果表明,该算法在无人艇Nvidia平台的运行效率可达15 fps,能准确检测识别浮标、桥墩、渔船、快艇和货船等目标,在典型海面场景虚警率为5％时
针对复杂水域环境下的多目标跟踪问题,本文提出了一种基于斜率约束和回溯搜索的多目标跟踪方法.首先,基于方位测量数据和水下目标运动学分析,利用门限阈值的方法检测目标.然后,基于传统多假设跟踪算法框架设计一种新的斜率约束和共用量测的假设生成规则.在航迹中断时,通过回溯搜索的方法确定中断起始航迹点,利用容积卡尔曼滤波对中断航迹预测和补偿,同时对假设生成结果减枝,以达到降低算法空间复杂度的目的 .试验结果表明:该方案能够实现多目标自动关联跟踪、中断航迹自动预测、自动航迹终止等任务,目标跟踪平均均方根误差0.5944
在现代机器人技术和柔性电子应用中,迫切需要具有高灵敏度、良好灵活性和三维力测量能力的柔性触觉传感器.本文提出了一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的触觉传感器,实现动态三维力测量.传感器由3个夹角为120°的PVDF压电敏感单元构成3个压力敏感区,3个压电敏感单元安置在聚二甲基硅氧烷(PDMS)半球型结构的底面.从PDMS半球顶部传递的三轴接触力引起3个压电敏感单元的电荷分量发生变化,从而计算出接触力的方向和大小.本文推导了基于3个压电敏感单元触觉传感器的三维力算法,对所制备的传感器进行了标定,实现了三
微流量传感器是有着功耗低、响应快、精度高等优点,在汽车工业、航空航天、生物研究、临床诊断等多个领域有广泛的应用.量热微流量传感器是通过测量加热器上下游温差来确定流速的,然而当流速超过一定范围后温差响应将不会随流速的增大,限制了流量传感器的量程.本文首先数值模拟了在大流率跨度下(0～ 160 SCCM)下温差对流速的响应,发现当扩散作用占主导时温差对流速的响应几乎是线性的;随着流速的增大,温差的响应逐渐降低,呈非线性;当流速进一步增加时温差的响应趋于饱和,量热工作模式失灵.然后,在数值模拟基础上提出了在大流
针对多无人机系统在复杂环境下卫星信号易受到干扰的问题,提出了一种基于环路和积算法的协同导航方法.根据传感器的特点,设计了基于GNSS/INS紧组合的绝对导航和UWB辅助的卫星双差紧组合相对导航,然后使用各个平台自身的绝对导航信息和平台间的相对导航信息,构建协同导航滤波器,基于环路和积算法,设计了消息传递规则,减少了平台间的流量,计算任务在各个平台上分布运行,减小了计算压力.最后对不同复杂场景进行了仿真和物理实验,结果表明该方案的协同导航精度明显优于不进行协同导航的结果,且随着可观测信息的增多,该方法导航精
近年来研究表明,足底压力可以反映人体的特征,在生物识别上具有广阔的前景.本研究探讨了足底压力进行身份识别的可行性和方法论.本文使用带有8个压力传感器的鞋垫收集了14名志愿者14000多个压力数据作为数据集,利用无监督学习探讨了分类的科学性,并讨论了地面状况对于压力数据的影响.采用卷积神经网络(CNN)作为分类器,对分类性能进行了评价,研究了步态分割和多步态周期对提高精度的影响.实验结果表明,使用分割后的数据分类准确率为98.8％,而没有分割的为93.6％,当使用3个和5个步态周期进行分类时,准确率提升到9
多解问题是2D激光雷达和摄像机最小解标定方法的热点难题,本文针对多解问题,在最小解标定过程中提出3个改进措施.首先,利用传感器的可视空间约束剔除棋盘格不能被传感器观测的假解.然后,利用边界激光点到边界线段的约束,改进了真解选择的误差评价函数.最后,利用棋盘格边界约束求解平移向量的最小二乘解.实验中进行仿真数据和真实数据测试,结果表明本文方法对比Francisco方法能提高真解命中率和标定精度.当激光点的噪声方差小于20 mm时,本文方法的真解命中率在98％左右,满足实际应用的需求.相对与传统最小解标定方法
针对单一激励交流电磁探头检测任意方向裂纹容易出现漏检问题,设计了用于检测奥氏体不锈钢表面斜裂纹的新型双激励传感器,建立了奥氏体不锈钢表面裂纹交流电磁场检测仿真模型,开发了基于新型双激励传感器和高分辨率隧道效应磁阻传感器的金属平板表面裂纹检测系统.基于理论模型和试验系统研究了试件上裂纹走向和裂纹宽度对传感器拾取到磁场分量幅值的影响规律,研究了裂纹检测与方向判定方法.仿真和实验结果表明,利用磁场分量Bx、By畸变特征能够以相同的灵敏度检测出试件表面尺寸为15 mm×0.2 mm、深度大于3mm的微小裂纹,并实