機(jī)器人觸覺系統(tǒng)的研究

1、機(jī)器人觸覺傳感技術(shù)的研究班級：機(jī)電113 學(xué)號：110201313 姓名:錢娟摘要：機(jī)器人觸覺傳感技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)之一，觸覺傳感器是機(jī)器人與環(huán)境直接作用的必要媒介，是模仿人手使之具有接觸覺、滑動覺、熱覺等感知功能。首先，在深入了解各種觸覺傳感器設(shè)計(jì)原理和方法的基礎(chǔ)上，利用壓電原理和光電原理設(shè)計(jì)了一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、柔韌性好，并可同時檢測觸覺和滑動信號的三維力機(jī)器人觸滑覺傳感器。其次，對觸覺傳感頭的壓電層和結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模分析。最后，引入了自適應(yīng)模糊控制方法，通過對滑動信號的模糊控制器設(shè)計(jì)，控制機(jī)械手與接觸界面的夾持力。關(guān)鍵詞：機(jī)器人觸覺、觸覺傳感器、壓電原理1. 緒

2、論觸覺是一種復(fù)合傳感，通過人體表面的溫度覺、力覺傳感器等提供的復(fù)合信息可以識別物體的冷熱、尺寸、柔軟度、表面形狀、表面紋理等特征，為人類感知世界提供了大量有用的信息。在機(jī)器人領(lǐng)域使用觸覺傳感器的目的在于獲取機(jī)械手與工作空間中物體接觸的有關(guān)信息。例如，觸覺信息可以用于物體的定位和識別以及控制機(jī)械手加在物體上的力。2. 觸覺傳感器的種類觸覺信息是通過傳感器與目標(biāo)物體的實(shí)際接觸而得到的，因此，觸覺傳感器的輸出信號基本上是由兩者接觸而產(chǎn)生的力以及位置偏移的函數(shù)。一般來說，觸覺傳感器可以分為簡單的接觸傳感器和復(fù)雜的觸覺傳感器。前者只能探測和周圍物體的接觸與否，只傳遞一種信息，如限位開關(guān)、接觸開關(guān)等；后者

3、不僅能夠探測是否和周圍物體接觸，而且能夠感知被探測物體的外輪廓。1) 壓電式觸覺傳感器壓電式觸覺傳感器是利用晶體的壓電效應(yīng)進(jìn)行觸覺測量的觸覺傳感器。通常，這種傳感器可以采用多個壓電晶體來檢測物體的表面輪廓。其工作原理是把多個壓電晶體壓在被測物體上，如果物體表面的高度不同，各個壓電晶體的變形也不同，因此，壓電晶體產(chǎn)生的電量和輸出電壓也不同，檢測各壓電晶體的輸出電壓就可以檢測物體的表面輪廓。2) 壓阻式陣列觸覺傳感器對于開關(guān)式觸覺傳感器，陣列密度難以提高，陣列數(shù)增加時外接引線也是一個很大的問題。利用敏感材料和硅工藝制作的陣列觸覺傳感器可使陣列數(shù)及陣列密度得到很大的提高，并且減少外界引線，但這種傳感

4、器往往缺少應(yīng)有的柔性，很難較通用地安裝到不同形狀的應(yīng)用載體上。3) 成像型觸覺傳感器成像型觸覺傳感器由若干個感知單元組成陣列結(jié)構(gòu)，主要用于感知目標(biāo)物體的形狀。4) 超大規(guī)模集成計(jì)算傳感器陣列在這種觸覺傳感器的同一個基體上集成若干個傳感器及其計(jì)算邏輯控制單元。3. 觸覺的立體信息識別智能機(jī)器人要求感知外界環(huán)境的物理特性。因此需要觸覺感知能力，同時也要求手爪和被抓取物。這種具有類似人類皮膚觸覺功能和柔順特性的機(jī)器人觸覺傳感器，為類皮膚型傳感器。類皮膚型觸覺傳感器具有以下幾項(xiàng)功能和特性1) 觸覺敏感能力，包括接觸覺、分布壓覺、接觸力覺和滑覺；2) 柔性接觸表面，以避免硬性碰撞和適應(yīng)不同形狀的表面；3) 小巧的片狀外形，以利于安裝在機(jī)器人手爪上。4. 結(jié)論通過對機(jī)器人觸覺傳感器的研究，發(fā)現(xiàn)視覺借助光的作用完成，當(dāng)光照受限制時，僅靠觸覺也能完成一些簡單的識別功能。更為重要的是，觸覺還能感知物體的表面特征和物理性能，如柔軟性、硬度、彈性、粗糙度、材質(zhì)等。因此觸覺傳感器是機(jī)器人感知系統(tǒng)中最重要的研究課題之一。5. 參考文獻(xiàn)【1】 孫運(yùn)旺.傳感器技術(shù)與應(yīng)用.杭州：浙江大學(xué)出版社，2006【2】 肖南峰.智能機(jī)器人.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2008【3】 楊青.人工智能與機(jī)器人.北京：教育科學(xué)出版社