电容式滑觉传感器设计与应用.pdf

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1、2015年第34卷第l1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)85DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)11-0085--04电容式滑觉传感器设计与应用许德成，郭小辉(1．吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000；2．合AS-r业大学电子科学与应用物理学院，安徽合肥230009)摘要：提出了一种用于智能机器人仿生皮肤的电容式滑觉传感器，用以解决智能机器人软抓取过程中滑觉信息的感知问题。阐述了电容式滑觉传感器的结构设

2、计、滑觉感知机理，并借助ANSYS有限元仿真软件进行滑觉感知机理验证。基于CC2530低功耗微处理器与AD7147—1型电容数字转换器构建便携式电容滑觉信息感知系统。根据差分电容式滑觉传感器的输出可实现全方向性滑觉力检测功能。实验结果表明：该电容式滑觉传感器具有结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且高灵敏度等优点。关键词：滑觉传感器；电容式；智能机器人；传感信息处理；高灵敏度；差分电容器中图分类号：TP242．6文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)11--0085-04De

3、signandapplicationofcapacitiveslipsensorXUDe．cheng，GUOXiaohui。(1．CollegeofInformationTechnology，JilinNormalUniversity，Siping136000，China；2．SchoolofElectronicScience&AppliedPhysics，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Tosolveproblemo

4、finformationperceptionofslippingduringprocessofintelligentrobotsoftscraping，acapacitiveslipsensorisproposedforintelligentrobotbionicskin．Structuredesignofcapacitiveslipsensor，workingprincipleareintroduced，andsenseperceptionmechanismisverifiedbyusingA

5、NSYSfiniteelementsimulationsoftware．Meanwhile，aportablecapacitivesenseinformationperceptionsystemisconstructedbasedonlowpowerconsumptionmicroprocessorCC2530andAD7147—1capacitance—to—digitalconverter．Theomnidirectionalslipforcedetectioncanberealizedba

6、sedonoutputofdifferentialcapacitiveslipsensor．Experimentalresuhsindicatethatthecapacitiveslipsensorhassimplestructure，reasonabledesign，easymanufacture，lowcostandhighsensitivity，etc．Keywords：slipsensor；capacitive；intelligentrobot；sensinginformationpro

7、cessing；highsensitivity；differentialcapacitor0引言用最为广泛，能同时检测滑觉信息与触觉信息，然而滑觉信机器人滑觉传感技术是实现智能机器人的关键技术之息与触觉信息的分离存在一定难度，且压电式滑触觉传感一，触觉传感器是机器人与环境直接作用的必须媒介J，器同时存在压电响应与热电响应，此外，压电式滑触觉传感是模仿人手使之具有感知功能实现软抓取的关键环节，滑器无法实现对静态触觉信息的感知。觉信息的可靠感知是机器人在复杂多元环境下完成预定抓本文提出的电容式滑觉传

8、感器因具有动态范围广，良取功能的可靠保障J。常用的触觉传感器按被测物理量好的线性响应，动态响应快、结构简单等显著优点而得到广主要可分为电阻式、电容式、光电式、压电式]泛应用。等。电阻式滑触觉传感器存在体积大、不易集成且力敏电1滑觉传感器设计阻漏电流不稳定等缺点。光电式滑觉传感具有结构简单、1．1结构设计与感知机理设计合理及抗电磁干扰能力强等优点，但光电式滑觉传感电容式滑觉传感单元结构示意图如图1所示，每只电器在两向力以上共同作用时，很难保持线性关系，且存在标容式滑觉传感器可等效为由四对互成直角排