1、機器人觸覺傳感技術的研究班級：機電113 學號：110201313 姓名:錢娟摘要：機器人觸覺傳感技術是實現智能機器人的關鍵技術之一，觸覺傳感器是機器人與環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計原理和方法的基礎上，利用壓電原理和光電原理設計了一種體積小、結構簡單、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器人觸滑覺傳感器。其次，對觸覺傳感頭的壓電層和結構進行有限元建模分析。最后，引入了自適應模糊控制方法，通過對滑動信號的模糊控制器設計，控制機械手與接觸界面的夾持力。關鍵詞：機器人觸覺、觸覺傳感器、壓電原理1. 緒

2、論觸覺是一種復合傳感，通過人體表面的溫度覺、力覺傳感器等提供的復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。在機器人領域使用觸覺傳感器的目的在于獲取機械手與工作空間中物體接觸的有關信息。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物體的實際接觸而得到的，因此，觸覺傳感器的輸出信號基本上是由兩者接觸而產生的力以及位置偏移的函數。一般來說，觸覺傳感器可以分為簡單的接觸傳感器和復雜的觸覺傳感器。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、接觸開關等；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進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式觸覺傳感器，陣列密度難以提高，陣列數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、器往往缺少應有的柔性，很難較通用地安裝到不同形狀的應用載體上。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構，主要用于感知目標物體的形狀。4) 超大規模集成計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算邏輯控制單元。3. 觸覺的立體信息識別智能機器人要求感知外界環境的物理特性。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不同形狀的表面；3) 小巧的片狀外形，以利于安裝在機器人手爪上。4. 結論通過對機器人觸覺傳感器的研究，發現視覺借助光的作用完成，當光照受限制時，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、材質等。因此觸覺傳感器是機器人感知系統中最重要的研究課題之一。5. 參考文獻【1】 孫運旺.傳感器技術與應用.杭州：浙江大學出版社，2006【2】 肖南峰.智能機器人.廣州：華南理工大學出版社，2008【3】 楊青.人工智能與機器人.北京：教育科學出版社