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1、厦门大学课程设计一种用于机器人指尖的微型触觉传感器AMicro-TactileSensorUsedinRobotFingertip2011年7月43摘要本文针对目前机器人触觉传感器研究的现状，提出了一种用于机器人指尖的微型触觉传感器，其拥有独特的传感单元阵列排布，优化的结构性能。本文主要完成以下工作：（1）用于机器人指尖的触觉传感器中传感单元的阵列排布设计。基于结构矩阵分析和材料力学原理，构建了传感单元在轴向和横向负载下的机械力学模型；建立了传感单元的应力检测灵敏度与传感单元结构参数之间的关系；基于压阻检测理论，建立了压阻阻值变化率和传力杆外加负载之间的数学关系；并提出了传感单元敏感
2、梁12压阻排布方式，设计计算了压阻单元的敏感方向、类型、结构尺寸等内容；（2）研究了传感单元结构参数对传感单元性能的影响机理，详细讨论了敏感梁、传力杆、中心连接体各个结构参数对传感单元应力检测灵敏度、线性、平滑度的影响。建立了传感单元基于有限元的数值模型，模拟仿真了传感单元的应力分布。同时结合上述几个方面的理论研究成果，基于标准参数下的传感单元性能，根传感单元参数对性能影响的程度，设计传感单元各单元最优化的结构形式和结构参数，并对模拟仿真其应力分布，模态分析；（3）研究了加工过程中有关压阻、KOH腐蚀等关键工艺，制定了工艺流程并设计了制造版图。关键字：机器人，指尖，MEMS，触觉，压
3、阻，传感器，Ansys43ABSTRACTThispaperdevelopamicro-tactilesensorusedinrobotfingertipbasedonthecurrentstudyontherobottactilesensor.Ithasauniquesensorunitarrangementandoptimizedstructureproperties.Thefollowisthemaincontentsofthispaper:1.Thesensorunitarrayarrangementoffingertiptactilesensorsforrobotsisbu
4、ilt.Basedonstructurematrixanalysisandmaterialmechanicaltheory,amechanicalmoduleofthesensorunitispresented.Thestressdistributionofbeam,stiffness,sensitivity,andlinearityoftheunitarecalculated.Relationshipbetweenloadoftransitivepillarandstressdistributionofpiezo-resistorsissetup.Meanwhile,3Danaly
5、ticalmoduleofpiezoresistorsispresented.Stressdistributionofbeamisanalyzed.Thedirection,type,number,arrangementanddimensionofpiezoresistorsaredesigned.2.ThroughtheANSYSFiniteElementMethod,thestressdistribution,stiffnessaresimulated.FortheconsiderationforMEMStechnicsimplement,methodsandequipments
6、aboutpositionandalignmentbetweenstylusandintermediatearepresented,andprecisionassemblywithself-alignmentandself-positionisachieved.Comparedwiththesensorunitperformanceofstandardparameters,accordingtotheinfluencedegreeofstructureparametersofbeam,intermediatebody,andstylus,optimumstructureandpara
7、metersarechosen.Simulateddataofoptimumstructurearecomparedandvalidatedwiththeconclusionoftheoreticalanlysis.3.Studiedtheprocessingofthepiezoresistive,KOHetchingandotherkeytechnology,developedamanufacturingprocessandMEMSlayout.KeyW
