低密度陣列人工皮膚壓觸覺研究及設(shè)計.pdf

1、觸覺是一種可以判斷其它事物形態(tài)、結(jié)構(gòu)等特征的感覺，可以對視覺的作用進行補充，對事物的感知很敏感。人工皮膚現(xiàn)在已成為主要的觸覺感知結(jié)構(gòu)，也成為了機器人觸覺領(lǐng)域的研究熱點，其實質(zhì)是一種柔性化觸覺傳感器陣列。本文對人工皮膚柔性化壓觸覺進行了相關(guān)研究與設(shè)計。提出了幾種計算觸覺感知壓力分布的算法，設(shè)計兩種柔性化壓觸覺感知陣列結(jié)構(gòu)并對其進行了理論分析與有限元仿真。制作了壓觸覺陣列實物，完成了實驗測試。最終驗證了這些壓觸覺傳感器可實現(xiàn)皮膚外部表面的矢

2、量壓力的定量檢測及表面定位。
　　主要研究內(nèi)容如下:
　　1)閱讀相關(guān)文獻，分析當(dāng)前機器人觸覺傳感器及機器人人工皮膚的現(xiàn)狀，總結(jié)了未來機器人人工皮膚發(fā)展的趨勢及存在不足，結(jié)合了多種觸覺傳感器陣列以及觸覺感知算法，提出基于低密度陣列的機器人人工皮膚壓觸覺方案。
　　2)設(shè)計一種三角形壓力陣列，并將其封裝至聚二甲基硅氧烷(PDMS)中，構(gòu)成人工皮膚結(jié)構(gòu)單元。提出一種基于該人工皮膚的利用三角形幾何關(guān)系的正壓力分布檢測算法，運

3、用彈性力學(xué)理論對該人工皮膚進行力學(xué)性能分析，并用ANSYS軟件對分析結(jié)果進行驗證，最后通過實驗數(shù)據(jù)測試，驗證了該人工皮膚檢測正壓力分布的可行性。
　　3)為提高上述皮膚正壓力定位檢測算法的局限性，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及支持向量機兩種不同數(shù)學(xué)模型的定位算法，分析了上述實驗數(shù)據(jù)特性，并擴充構(gòu)造出1600組訓(xùn)練及驗證樣本數(shù)據(jù)，采用MATLAB構(gòu)建和訓(xùn)練了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及支持向量機模型，驗證了所述算法的可行性。
　　4)綜合前面設(shè)計