三维力柔性触觉传感器设计

对力敏导电橡胶的压阻特性进行了分析和实验验证,得到了传感器单元三维力信息获取的数学模型,并进行了传感器阵列结构和信号处理电路的设计;通过实验对三维力触觉传感器单元进行了验证,并分析了实验结果.实验结果表明,基于力敏导电橡胶的柔性三维力触觉传感器符合设计要求,为进一步研究三维力柔性传感器提供了一种新思路.     

机器人阵列式触觉传感器系统的研究

文章讨论了一种基于压阻效应的阵列式触觉传感器及信息处理技术,介绍了系统组成与性能,分析了敏感阵列的结构和信号读出与图象采集电路的工作原理及实现。此外,对触党图象的处理和辨识方法也进行了深入的研究。实验样机表明,系统能实现对常见规则物体的识别,本设计为阵列式触觉传感器的实用化奠定了基础,也有助于智能机器人的进一步发展。     

基于仿生感知的机床刀具故障诊断系统

现有刀具故障诊断系统具有系统庞大、成本高,精度低等问题,亟需开发一种高精度、低成本的刀具故障诊断系统.为此,提出一种基于仿生应变传感器的数控机床刀具故障诊断系统,该系统首先将精度高、价格便宜的仿生柔性裂纹阵列振动敏感元件封装成刚性的仿生应变传感器,使其适用于采集机床刀具振动信号;然后从采集的刀具振动信号中提取时域和频域特征,并使用支持向量机算法建立刀具故障诊断模型.通过实验对离线故障和实时机床加工环境中的在线故障进行诊断,结果表明,设计的基于仿生应变传感器的刀具故障诊断系统对机加故障诊断的准确率大于88％,在保证故障诊断性能的同时降低了检测成本.这是将灵敏度高、成本低的仿生柔性敏感元件应用于工业故障诊断的一次全新尝试.     

仿壁虎机器人足端三维力采集系统研究

在微重力环境下仿壁虎机器人在"着陆"到目标航天器表面时,将会受到较大的碰撞力,影响机器人稳定着陆粘附。针对以上问题,仿生设计了机器人的足端结构,在机器人足端装载三维力传感器;该力采集系统基于STM32和AD620芯片,设计了三维力采集系统硬件和软件;并对三维力传感器进行静态标定和解耦。实验开展了机器人脚掌的碰撞粘附力测试,达到了预期效果,能为实现微重力下仿壁虎机器人稳定粘附着陆,提供力反馈控制的硬件保障。     

一种具有快速响应能力的指端力触觉再现装置的研制

力触觉再现装置是一种重要的人机交互接口设备,在虚拟现实和遥操作技术中有广泛的应用。本文根据人手指力觉具有模糊性的特点,将人手指力觉的范围进行离散化,在此基础上提出了一种具有快速响应能力的新型柔性触觉再现装置的原理及结构。这种装置的响应频率可达10Hz,并具有结构简单可靠、易于小型化等优点。还介绍了新装置的设计、制造的要点。     

基于触觉阵列感知的机器人稳定抓取判别方法

针对传统的单点压力传感器获取的接触力无法完备反映机器人的抓取接触状态,难以实现准确的机器人抓取状态判别的问题,基于触觉阵列传感器的多点感知特性,提出一种高效高准确率的机器人稳定抓取判别方法．首先,采集机器人抓取属性各异物体时的接触分布力信息,建立分布力与触觉图像的映射,构建机器人抓取触觉图像数据集;基于多层感知机框架建立机器人抓取状态判别模型,实现机器人抓取状态的分类．然后,通过训练并对多层感知机在不同模型层数与节点数下的模型性能进行优选,得到抓取状态判别模型的最优参数,进而与多种基于学习的抓取判别算法进行对比．结果表明：所提出的抓取状态判别方法具有99.74%的判别准确率,平均耗时为2.3 ms,在判别精度和速度上均优于基线算法;通过实物抓取实验,该方法的判别准确率达到94%,充分证明其对数据集外物体的稳定抓取判别具有较强的鲁棒性．     

基于PVDF的压电触觉传感器的研究进展

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜因具有柔韧性强、机械强度高、灵敏度高、频响范围宽等优点,在触觉传感器、超声换能器等领域具有广泛的应用前景.文中首先介绍了基于PVDF的压电触觉传感器的工作原理和制作工艺,然后从器件的压电性能优化、微结构化、集成化、柔性化、仿生化5个方面系统概述了PVDF压电触觉传感器的研究现状与发展趋势,讨论了其在机器手、微创手术、健康监测领域的应用研究与进展,最后分析了目前PVDF压电触觉传感器发展的不足和未来的主要研究趋势.     

一种用于油量测量的变介电常数电容式传感器

介绍一种可用于油泵试验台油量自动测量的变介电常数型电容式传感器,该传感器结合汽车柴油机喷油泵的喷油特点,根据电容器极板间介质量的变化引起电容量随之变化的原理,通过转换电路把电容量转换成频率输出,从而达到准确测量油量变化的目的。对该传感器测量精度的分析和实际应用均表明,此种新型传感器结构简单,测量精度高,可靠性和抗干扰能力强,具有较高的实用价值。     

仿生原型毫-微牛级二维力测试系统研制

为满足机械仿生学研究对测试仿生原型产生的毫-微牛级力的需要,构建了二维力测试系统。系统硬件部分主要包括自行研制的平行双簧片悬臂梁及其匹配的电涡流位移传感器、实现测试功能及测试样本简便更换的附属机构、测力传感器输出信号调理模块与能够完成A/D转换的数据采集卡,基于虚拟仪器技术LabVIEW编写了数据处理与界面显示程序。为检验系统的功能,进行了系统的运行调试并测试了仿生原型产生的摩擦力、法向力、刺穿阻力。结果表明,系统能够准确采集仿生原型的毫-微牛级力,并能在界面窗口实时、直观地显示,实现了毫-微牛级力的数据信息保存,测试精度可达50μN,量程可达800 mN。因此,所设计系统能够精确测试仿生原型产生的毫-微牛级二维力,为机械仿生学研究提供了所需的测力技术与方法。     

电容感应式冰厚检测系统的冰厚判别方法研究

电容感应式冰厚检测系统每次采样的数据中,由于野值或奇异值的存在,使得冰层厚度的判断出现较大误差,为了提高判断精度,采用分段平均值法和奇异谱法的数据处理降噪方法,对冰层厚度传感器采集到的多组抽样数据进行了处理。经过对处理结果的对比分析,发现奇异谱法降噪处理后的效果更好,很好的滤除了野值和奇异值,提高了冰层厚度的判断精度。     

触觉传感阵列信号的信息融合处理

在智能机器人服装中,压力传感器阵列输出性能易受环境温度、电压扰动等非目标参量因素的影响,其间存在的交叉干扰常导致测量精度显著降低。针对上述问题,提出了一种新的用于测量分布压力的压电传感阵列及其信号处理的方法。设计了传感信号的处理流程;析取并有效地处理了置信距离矩阵和关系矩阵融合中的有用数据;提出了用概率最大值法和极大似然法对多传感器信息作有效融合处理的方法。实验结果表明,该方法可消除温度对压力传感器的影响,减小了单个传感器不确定性的误差影响,提高了压力分布测量数据的稳定性和测量精度,可显著改进压力图像重构精度。     

人工免疫系统在遥感信息提取中的应用

为了提取丰富的遥感图像信息,在分析人工免疫系统原理及其模型特点的基础上,结合遥感信息的特点,提出了特异识别原理和克隆选择原理的遥感图像信息提取模型.重点探讨了人工免疫系统在遥感信息提取中的专题信息聚类、信息识别.该系统适用于遥感图像自动识别分类和专题信息提取方面,为遥感信息处理的研究提供了新的理论和技术支持.通过实例验证,用该方法处理后的图像具良好的视觉效果.     

人工灌注桩内力和变形分析的微分方程解法

本文根据上部结构在竖向荷载和水平地震荷载组合后直接传给桩端的弯矩、剪力和轴力,对在这三种桩端外力作用下柱与地基土共同工作的内力和变形进行分析,求得桩身内力和变形的解析解。指出了现行设计计算方法存在的问题和不足。特别是对桩的计算简图选取、系数K和计算宽度B取值的讨论以及经详细的解析分析后得到的桩身内力和变形,为桩的强度设计提供了比较可靠的理论依据,避免了现行设计配筋的盲目性。     

伺服电流-铣削力关系间接建模的新方法

从伺服驱动系统的传动机理出发 ,系统地研究了数控铣削力与伺服驱动系统中所提取的电流信号之间的关系模型 ,并就电流信号的滞后问题提出了一种鲁棒性能很强的智能自适应预测方法 .实验结果表明 ,所提出的间接建模方法 ,解决了智能自适应数控加工中铣削力监测这一瓶颈问题 ,具有重要的工程实用价值 .     

钢丝绳索力自动化检测系统的设计

提出了采用磁阻式传感器的方式拾取钢丝绳振动信号的思想,设计出传感器的结构和对传感信号进行放大,滤波处理的电路,在单片机8031和个人计算机的控制下,实现了用8位A／D转换器对信号进行A/D转换,考虑到信号有有用成分频率较低,采用计算与单片机8031进行实时串行通讯的方式把A／D转换结果送入到计算机中,并利用计算机丰富的软件资源和快速的计算功能对采样数据应用快速傅立叶变换方式进行频谱分析,把求得的功率谱最大谱值所对应的频率作为钢丝绳的固有频率,最后,根据钢丝绳内力与其固有频率这间的内在关系,计算钢丝绳当前所受的拉力。