柔性触觉传感阵列力觉标定及加载系统.pdf

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1、第３７卷第１１期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ１１２０１６年１１月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＮｏｖ．２０１６柔性触觉传感阵列力觉标定及加载系统１１，２１１１郭小辉，黄英，解志诚，毛磊东，江宜舟（１．合肥工业大学电子科学与应用物理学院合肥２３０００９；２．中国科学院合肥智能机械研究所合肥２３０００３）摘要：为解决现有触觉力标定系统不易实现对柔性触觉传感阵列中任意触觉单元进行标定，且存在精度低、不易操作等弊端，设计并研制了一种柔性触觉传感阵列力觉标定及加载

2、系统。利用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６高性能微处理器控制步进电机以联动Ｓ型高精度压力传感器实现二维力的精确加载与标定，并将标定信息于上位机实时图形化显示。介绍了标定平台的结构特点、工作原理及系统软硬件设计，通过对系统误差分析及平台标定测试，可实现二维力加载范围０～５０Ｎ，法向与切向精确度为０．１８％ＦＳ。触觉力加载应用实验表明，该加载平台具有较高的测量精度和较强的实用性，为不同结构单元的柔性触觉传感阵列二维力标定及加载提供了便利。关键词：柔性触觉传感器阵列；标定系统；信号处理；触觉力；误差分析中图分类

3、号：ＴＨ８２３ＴＰ２４２．６文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０２０Ｆｏｒｃｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｌｏａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｆｌｅｘｉｂｌｅｔａｃｔｉｌｅａｒｒａｙｓｅｎｓｏｒ１１，２１１１ＧｕｏＸｉａｏｈｕｉ，ＨｕａｎｇＹｉｎｇ，ＸｉｅＺｈｉｃｈｅｎｇ，ＭａｏＬｅｉｄｏｎｇ，ＪｉａｎｇＹｉｚｈｏｕ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅ＆ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ

4、；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＭａｃｈｉｎｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｆｅｉ２３０００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｔｈａｔｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔａｃｔｉｌｅｆｏｒｃｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃａｎｈａｒｄｌｙｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆａｎｙｈａｐｔｉｃｕｎｉｔｉｎｆｌｅｘｉｂｌｅｔａｃｔｉｌｅｓｅｎｓｏｒａｒｒａｙ，ａｎｄｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｄｒａｗ

5、ｂａｃｋｓｏｆｌｏｗｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｏｐｅｒａｔｅｉｎｅｘｉｓｔｉｎｇｔａｃｔｉｌｅｆｏｒｃｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｔａｃｔｉｌｅｆｏｒｃｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｌｏａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｆｌｅｘｉｂｌｅｔａｃｔｉｌｅａｒｒａｙｓｅｎｓｏｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＡＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｓｔｅｐｐｅｒ

6、ｍｏｔｏｒａｎｄＳｓｈａｐｅｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｆｏｒｃｅｓｅｎｓｏｒ，ａｎｄａｃｈｉｅｖｅ２Ｄｆｏｒｃｅｐｒｅｃｉｓｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｄｉｓｐｌａｙｅｄｏｎｔｈｅｈｏｓｔＰＣａｓｒｅａｌｔｉｍｅｇｒａｐｈｉｃａｌｄｉｓｐｌａｙ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｓｙｓｔｅｍｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｃａｌｉ

7、ｂｒａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｓｙｓｔｅｍｅｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｌａｔｆｏｒｍｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｙｓｔｅｍｃａｎａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｏｒｃｅｌｏａｄｉｎｇｒａｎｇｅｏｆ０～５０Ｎａｎｄｔｈｅｎｏｒｍａｌａｎｄｔａｎｇｅｎｔｉａｌａｃｃｕｒａｃｙｏｆ０．１８％ＦＳ．Ｔｈｅｔａｃｔｉｌｅｆｏｒｃｅｌｏａｄｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｌｏａ

8、ｄｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｈａｓｈｉｇｈｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｓｔｒｏｎｇｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｇｏｏｄｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｏｒｃｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｔａｃｔｉｌｅｓｅｎｓｏｒａｒｒａｙｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｕｎｉｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｅｘｉｂｌｅｔａｃｔｉｌｅｓｅｎｓｏｒａｒｒａｙ；ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ