基于PVDF的三維觸覺-熱覺傳感器的設計與仿真.pdf

1、對于智能機器人的發(fā)展而言,觸覺傳感器是不可或缺的重要傳感器之一。目前,觸覺傳感器單向力研究已取得了顯著的成果,其技術比較成熟,部分產(chǎn)品實現(xiàn)了商品化,但僅能單純的檢測法向力,局限了觸覺傳感器的應用范圍,而且難以滿足智能機器人對觸覺傳感器柔韌性、多維性以及多功能性的要求。因此,本文設計了一種基于聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜的三維觸覺/熱覺傳感器,具體的研究工作如下:
　　首先,本文分析了觸覺/熱覺傳感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,研究了各種觸覺傳

2、感器的原理、性能以及優(yōu)缺點,對觸覺/熱覺傳感器存在的問題與原因進行了分析,并對利用壓阻效應、電容變化、磁致伸縮效應、光變化以及壓電效應等制作的觸覺傳感器優(yōu)缺點進行了比較,為觸覺/熱覺傳感器采用壓電效應來制作奠定了理論基礎。
　　其次,本文從敏感材料出發(fā),分析了PVDF壓電薄膜的優(yōu)越性能,詳細地闡述了PVDF壓電薄膜的傳感原理以及測量電路。并運用有限元分析軟件ANSYS對不同形狀的PVDF壓電薄膜進行了仿真分析,主要分析了曲率和拱高

3、對PVDF壓電薄膜靈敏度的影響,為設計的基于曲面PVDF薄膜的觸覺/熱覺傳感器奠定了觸覺分析基礎。
　　然后,本文對熱釋電效應以及熱釋電材料進行了詳細地闡述,分析了PVDF薄膜熱釋電傳感原理以及熱釋電系數(shù)的測量方法,為基于PVDF薄膜的觸覺/熱覺傳感器的設計奠定了熱覺分析基礎。
　　再次,本文詳細地介紹了三維觸覺/熱覺傳感器的總體結構,重點闡述了三維力的檢測原理以及熱覺的檢測原理,分析了PVDF薄膜電壓響應信號的檢出電路,并