三維柔性觸覺傳感器的信息提取與分析.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，智能化越來越成為其發(fā)展的方向，而感知?jiǎng)t是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能的基礎(chǔ)。同視覺、聽覺一樣，觸覺是機(jī)器人感知外部信息的重要手段，它可以幫助機(jī)器人感覺并識(shí)別物體，完成多種復(fù)雜的任務(wù)。
　　 目前，對(duì)于單維力觸覺傳感器的研究已經(jīng)較為成熟，但是單純對(duì)法向力的檢測已經(jīng)很難滿足智能機(jī)器人對(duì)觸覺傳感器的要求。鑒于多數(shù)物體的表面并不是平整的，因此觸覺傳感器在檢測接觸物體表面的各項(xiàng)參數(shù)時(shí)，對(duì)切向力的檢測是必需的。近年來，人們不斷嘗試從

2、壓電，電容，PVDF，MEMS等技術(shù)出發(fā)來研究可以檢測三維力的觸覺傳感器。但取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的研究成果大都是盔甲式或者組合式的觸覺傳感器陣列，它們基本上是很難滿足服務(wù)機(jī)器人特別是仿生機(jī)器人的實(shí)際需求的。
　　 本論文創(chuàng)新的開發(fā)了一套專門針對(duì)一種基于壓敏導(dǎo)電橡膠的并且可以“整體注射成型”的新型三維柔性觸覺傳感器的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)以及標(biāo)定平臺(tái)，該采集系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)高速的對(duì)三維柔性觸覺傳感器的變化信息進(jìn)行采集，并且可以實(shí)時(shí)的在PC機(jī)上顯

3、示信息；新型標(biāo)定平臺(tái)對(duì)傳感器的靜態(tài)特性進(jìn)行了標(biāo)定。
　　 本文是在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資助項(xiàng)目“用于檢測三維力的人工皮膚”(編號(hào)：2007AA04Z220)以及國家自然科學(xué)基金課題“一種新型柔性三維陣列觸覺傳感器的研究”(編號(hào)：60672024)的資助下完成的。
　　 本文的主要內(nèi)容如下：
　　 1、三維柔性觸覺傳感器采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　 對(duì)三維柔性觸覺傳感器采集系統(tǒng)的總體框圖做了簡單介

4、紹，其后對(duì)三維柔性觸覺傳感器的設(shè)計(jì)、檢測原理以及檢測中可能存在的串?dāng)_問題給予了解決。對(duì)三維柔性觸覺傳感器的功能電路進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，從器件的選擇到最后形成電路都給予了介紹。對(duì)固件程序的開發(fā)進(jìn)行了比較完整的介紹，包括開發(fā)環(huán)境的建立固件程序的具體設(shè)計(jì)。并且單獨(dú)對(duì)基于USB的通信設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
　　 2、基于PC的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。
　　 由于三維柔性觸覺傳感器系統(tǒng)應(yīng)用程序是在Windows XP環(huán)境下開發(fā)的，所以對(duì)Wind

5、ows XP環(huán)境下的I/O請(qǐng)求處理方式進(jìn)行了介紹。并對(duì)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行介紹，主要對(duì)WDM驅(qū)動(dòng)程序跟USB驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行了介紹。對(duì)三位柔性觸覺傳感器采集系統(tǒng)的濾波算法進(jìn)行了介紹，后面主要介紹了三位柔性觸覺傳感器采集系統(tǒng)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。
　　 3、標(biāo)定試驗(yàn)臺(tái)的搭建以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。
　　 針對(duì)三維柔性觸覺傳感器系統(tǒng)要進(jìn)行實(shí)時(shí)、高速的采集、分析等特點(diǎn)。下位機(jī)AD采集和總線通信系統(tǒng)是以C8051F320單片機(jī)為核心的硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，