触觉传感器前期材料

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1、序号：常州大学毕业设计（论文）前期材料（2012届）学生胡鑫学号08446415学院信息科学与工程学院专业班级电子082题目智能听觉传感器的设计类别毕业设计Ö毕业论文□校内指导教师陆贵荣专业技术职务副教授校外指导老师专业技术职务材料目录序号名称数量备注1毕业设计（论文）任务书12文献综述（设计类）13外文翻译（封面、译文、原文）2二○一二年六月学号：08446415常州大学毕业设计（论文）文献综述（2012届）题目：智能听觉传感器的设计学生：胡鑫学院：信息科学与工程专业班级：校内指导教师：陆贵荣专业技术职务：副教授校外指导老师：专业技术职务：题目：智能听觉传感器的设计一、

2、前言1．课题研究的背景、意义；课题研究现状和发展趋势从20世纪90年代开始，机器人研究开始于其他领域和学科交叉，特别是与传感器技术、控制技术和计算机技术的交叉。传感器技术的进步，将是机器人智能化的关键和特色，特别是新型传感器的应用等将成为新一代机器人实现更高级智能行为的基础，如佐治亚技术学院的一个小组开发的水下听觉传感器，它能精确地判定声源的方向，从而改进那些早期的水听器。该传感器的灵感来源于鱼的内耳解剖结构，它用绒毛的运动对声波作出响应，因此传感器采用铰链连接的两个平板。一个平板固定在某个位置，另一个是采用与水密度相匹配复合材料制造的可自由运动平板。智能传感器的概念是上

3、世纪七十年代由美国宇航局首次提出，是在传统的传感器基础上发展起来的。传统传感器通常由敏感元件和转换器件组成，智能传感器除了具有传统传感器的功能外，还是一种带有微处理器，兼有信息检测和处理功能的传感器。作为信息电子化不可或缺的部件之一，传感器感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号，是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一，当通信技术、集成电路、计算机技术飞速发展时，人们才逐步认识信息摄取装置——传感器没有跟上信息技术的发展而惊呼“大脑发达、五官不灵”。作为电子信息工程专业的毕业生，加强智能传感器的研究是非常重要和必要的。研究过程将会遇到开发一个传感系统

4、时信息的获取、处理、电路设计及仿真等问题，是非常有实践意义的。2.课题的研究目标；课题欲解决哪一方面的问题触觉的主要任务是为获取对象与环境信息和为完成某种作业任务而对机器人与对象、环境相互作用时的一系列物理特征量进行检测或感知。接触觉传感器不仅可以判断是否接触物体，而且还可以大致判断物体的形状。一般传感器装于机器人末端执行器上。除微动开关外，接触觉传感器还采用碳素纤维及聚氨基甲酸酯为基本材料构成触觉传感器。机器人与物体接触，通过碳素纤维与金属针之间建立导通电路，与微动开关相比，碳素纤维具有更高的触电安装密度、更好的柔性、可以安装于机械手的曲面手掌上。接触觉是通过与对象物体

5、彼此接触而产生的，所以最好使用手指表面高密度分布触觉传感器阵列，它柔软易于变形，可增大接触面积，并且有一定的强度，便于抓握。接触觉传感器可检测机器人是否接触目标或环境，用于寻找物体或感知碰撞。触觉是机器人获取环境信息的一种仅次于视觉的重要知觉形式，是机器人实现与环境直接作用的必需媒介。与视觉不同，触觉本身有很强的敏感能力，可直接测量对象和环境的多种性质特征，因此触觉不仅仅只是视觉的一种补充。机器人触觉传感器主要有检测和识别功能。检测功能包括对操作对象的状态、机械手与操作对象的接触状态、操作对象的物理性质进行检测。识别功能是在检测的基础上提取操作对象的形状、大小、刚度等特征

6、以进行分类和目标识别。机器人触觉能达到的某些功能，虽然其它感觉如视觉也能完成，但具有其它感觉难以替代的特点。与机器人视觉相比，许多功能为触觉独有。国内外许多技术人员致力于触觉传感器的研究，现在已经研制出了许多触觉传感器的样机，并有一些触觉传感器进入商品化阶段。随着机器人技术的发展，开发和研制实用的触觉传感器，以提高人与外部世界相互协调工作的能力，仍是当前急待解决的问题。二、设计方案的确定1.1系统框图本设计主要由传感器，信号调理电路，A/D转换，单片机，显示器这几个部分组成。当传感器受到作用后产生一个电信号，将该电信号经过调理电路进行调理，再对调理后的模拟信号转化为数字信

7、号并发送到单片机进行处理显示。具体系统框图如图1所示：图1系统硬件框图1.2硬件设计1.2.1听觉传感器的确定触觉传感器是一种测量自身敏感面与外界物体相互作用参数(触觉、压觉、力觉、滑觉、热觉等)的装置，敏感面包含很多触觉敏感元(触元)，并以阵列的形式排列，即触觉传感器阵列。机器人触觉常用的触觉传感器主要有七类。一.压阻传感器，这种传感器的优点是动态范围宽，有良好的负载能力，与集成电路相容；缺点是空间分布率有限，需要大量布线，单调响应非线性。二.压电和热电效应类传感器，这种传感器的优点是动态范围宽，经久耐用，能同时感受力的作用