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PVDF压电薄膜及其传感器的制备与性能研究共3篇PVDF压电薄膜及其传感器的制备与性能研究1PVDF压电薄膜及其传感器的制备与性能研究随着现代科技的不断进步，传感器已经广泛应用于各种电子设备和计量仪表中，传感器作为连接物理世界与数字世界的纽带，其性能不仅关系到设备的稳定性和性能，还关系到生活和工业领域的实际应用。
近年来，PVDF压电薄膜作为一种新型的传感器材料，受到了人们的广泛关注。
本论文从制备PVDF压电薄膜入手，探讨了PVDF压电薄膜的性能，并研究了其在压力传感器中的应用。
1. PVDF压电薄膜制备PVDF压电薄膜的制备过程主要分为以下两步，分别为拉伸和极化。
1.1 拉伸首先，需要将PVDF粉末通过非溶剂法制造成PVDF膜，然后将PVDF薄膜导入拉伸机中，利用一定的拉伸速度和力度拉伸成一定厚度的PVDF薄膜。
1.2 极化拉伸后的PVDF薄膜需要进行极化，将其放置在特殊的高温和高压环境中，使PVDF薄膜内部产生电极化作用，形成一定的电极化强度和方向，从而使PVDF薄膜产生压电效应。
2. PVDF压电薄膜性能PVDF压电薄膜的优点在于其具有极好的压电性能，也就是说，当其受到压力时，会产生一定的电荷输出。
此外，PVDF压电薄膜还具有极高的机械强度和稳定性，能够抵御一定的气氛和温度变化，并适用于多种环境条件。
此外，当PVDF压电薄膜与电荷放电器和电流放大器相连接时，可以将PVDF的输出信号放大和处理，以输出更具意义的信息。
3. PVDF压力传感器应用PVDF压电薄膜在压力传感器中的应用越来越广泛。
利用PVDF压电薄膜的压电效应，可以制作出一款高精度的压力传感器，可以独立地感知机械压力、机械挤压等多种变化。
此外，PVDF 压电薄膜在测量生物信号、声音、震动等方面也有广泛的应用，是一种具有广泛应用前景的新型传感器材料。
总之，PVDF压电薄膜是一种非常重要的材料，有着极佳的压电性能和稳定性能，能够被广泛应用于传感器和其他电子元器件中。
机器人应用中的触觉传感器技术研究摘要：近年来，随着机器人技术的快速发展，触觉传感器在机器人领域的应用日益广泛。
本文对机器人应用中的触觉传感器技术进行了深入研究，探讨了其在机器人运动控制、物体识别和人机交互等方面的应用，并讨论了目前存在的挑战和未来的发展方向。
第一部分：引言随着科技的不断发展，机器人已经成为日常生活中越来越常见的存在。
然而，迄今为止，大多数机器人在感知和交互方面仍然存在限制。
为了更好地理解并适应周围环境，机器人需要能够感知和反馈外部世界信息的能力。
在机器人技术领域，触觉传感器技术的研究和应用逐渐受到重视。
第二部分：机器人运动控制中的触觉传感器技术机器人运动控制是机器人技术不可或缺的一部分。
触觉传感器技术可以为机器人提供实时的触觉反馈，帮助机器人更精确地感知自身状态和外部环境。
通过使用触觉传感器技术，机器人可以实现更准确的动作规划和执行，提高运动控制的精度和灵活性。
触觉传感器技术在机器人运动控制中的应用包括但不限于以下几个方面：1. 力控制：触觉传感器可以测量机器人在与物体接触时所受到的力的大小和方向。
通过实时监测这些力的变化，机器人可以调整自身的动作，以适应不同的力环境。
例如，在工业生产中，机器人需要能够确保与工件的接触力在安全范围内。
2. 重量估计：触觉传感器可以帮助机器人准确地估计物体的重量。
这对于机器人在协作操作、物体分类和抓取等任务中非常重要。
通过准确地估计物体的重量，机器人可以根据任务需求调整自身动作的力度和速度。
3. 摩擦感知：机器人需要能够感知与物体接触时的摩擦力，以便更好地控制自身的运动。
触觉传感器可以帮助机器人实时测量摩擦力的大小和方向，从而可以根据需要调整摩擦系数，提高精确度和稳定性。
第三部分：物体识别中的触觉传感器技术机器人在执行特定任务时，常需要对不同物体进行准确的辨识和分类。
触觉传感器技术在物体识别和分类方面发挥了重要作用。
触觉传感器可以通过测量物体的表面形状、纹理和硬度等信息来识别物体。
基于敏感阵列的触觉传感器结构设计及仿真分析摘要触觉是生物体感知外部环境的重要手段，是仿生机器人研究的一个重要内容。
相比于视觉、听觉等其他感知形式，触觉能感知更多信息量，如接触力的大小、柔软性、硬度、弹性、粗糙度、温度和湿度等。
三维力触觉传感器，将在体育运动、医疗康复、机器人等领域发挥重要的作用。
本论文利用材料力学、有限元仿真、模式识别等学科的研究成果，从传感器结构设计的角度出发，研究了基于导电橡胶的三维力柔性触觉传感器的若干理论和技术问题，提出了一种新的三维力柔性触觉传感器模型。
本论文的主要研究内容如下：(1)利用有限元仿真技术，对基于二层双面节点对称交叉分布的柔性触觉阵列传感器结构进行仿真，建立传感器的三维力一电阻仿真数字模型。
(2)提出基于一种新的柔性触觉传感器N型微结构，建立相应的三维力-电阻数学模型，并利用有限元仿真进行模拟和结构优化。
该新型结构首先从结构上对三维力进行了优化，降低了原来高维、多参数传感器信号在实时、精确解耦方面的难度。
关键词：柔性触觉传感器;三维力结构设计; ANSYS仿真分析Design of The Structure Design and Simulation Analysis of Tactile Sensor Based on Sensitive ArrayAbstractTactile is an important sensing for the robots to perceive the external information，in particular，it’s an important research content of bionic robot．Cornered to the visual，auditory and other perceived forms，tactile reception can get more information：surface roughness，temperature flexibility and shape etc．．Flexible three-dimensional force tactile sensor play an important role in sports，medical，rehabilitation，robotics and other study fields．This paper made full use of the scientific achievements in the fields of pattern recognition，material mechanics，finite element simulation．In the sensor structure design point of view，we studied some key theoretical and technical problems of the 3D flexible tactile sensor based on the conductive rubber．and present a new 3D force flexible tactile sensor model．The main research contents and innovations are as follows：(1)With finite element simulation，we simulated the structure of flexible tactile sensor array of two layers in symmetric cross distribution，establisheda 3D stress—resistance simulation model of the sensor．(2)Present a new flexible tactile sensor based on the N—type micro structure，established the 3D stress—resistance mathematical model，andsimulated and optimized with finite element simulation．The method decoupling the 3D stress from the structure，reduce the difficulty in decoupling of the high dimensional，multi parameter sensor signals．Keywords：Flexible tactile sensor ;3D force Structure；ANSYS Simulation目录引言......................................................................................................................... - 1 -第1章绪论.............................................................................................................. - 2 -1.1论文研究背景................................................................................................. - 2 -1.1.1研究背景.............................................................................................. - 2 -1.1.2基于敏感阵列的触觉传感器的发展趋势..................................................... - 4 -1.2 论文研究的主要内容 ...................................................................................... - 5 -1.3 论文研究的意义............................................................................................. - 5 -第2章有限元理论及超弹性模型 ................................................................................. - 6 -2.1 ANSYS有限元概述........................................................................................ - 6 -2.1.1几何模型和网络划分.............................................................................. - 6 -2.1.2多物理场.............................................................................................. - 6 -2.1.3流体动力学 .......................................................................................... - 6 -2.1.4 ANSYS工程应用.................................................................................. - 6 -2.2超弹性理论.................................................................................................... - 7 -2.2.1超弹性理论模型 .................................................................................... - 7 -2.3 传感器力学仿真方法 ...................................................................................... - 8 -第3章数学模型理论分析........................................................................................... - 9 -3.1 导电橡胶的导电机理 ...................................................................................... - 9 -3.2 并联电阻模型结构和原理.............................................................................. - 10 -3.2.1 模型结构........................................................................................... - 10 -3.3敏感单元分析............................................................................................... - 11 -3.3.1微结构............................................................................................... - 11 -3.3.2 阵列................................................................................................. - 12 -第4章ANSYS分析与结论....................................................................................... - 15 -4.1 静力学仿真 (15)4.1.1建模 (15)4.1.2ANSYS 有限元网格划分........................................................................ - 15-4.1.3 采用表面印记功能 (16)4.1.4 施加约束...........................................................................................................- 16-4.2仿真结果与分析 (17)总结与展望...............................................................................................................................-2 0-致谢................................................................................................................. - 22 -参考文献................................................................................................................. - 23 -附录B英文文献及其译文 (30)附录 B 主要参考文献的题录及摘要 (51)插图清单图1-1 传感器测试电路图 (2)图1-2 传感器示意图 (3)图1-3 装有传感器的机器手...................................................................................................4图3-1 电阻率随炭黑含量的变化图....................................................................................................9图3-2 传感器行列电阻示图. (10)图3-3 阵列的俯视图 (11)图3-3 微结构示意图 (12)图3-4 阵列示意图 (1)2图4-1 有限元模型 (1)5图4-2 网格划分.................................................................................................................. ...15图4-3 采用表面印记功能.....................................................................................................16图4-4 用fix support 约束表面.. (16)图4-5 X向受力载荷的形变图.............................................................................................17图4-6 Y向受力载荷的形变图 (18)图4-7 Z向受力载荷的形变图 (19)插表清单表2-1 材料的样品库清单 (12)表4-1 X向力受力情况对比表............................................................................................................22表4-2 Y向力受力情况对比表............................................................................................................23表4-3 Z向力受力情况对比表.. (24)引言触觉是指用分布于皮肤上的神经细胞感受来自外界的温度、湿度、压力、振动等感觉。
专利名称：一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器专利类型：发明专利
发明人：田红英,薛君,王沛元,孟宪明,李文婷
申请号：CN202010634461.X
申请日：20200702
公开号：CN111780659A
公开日：
20201016
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于pvdf压电薄膜的触觉传感器，包括基底、下导电层、pvdf压电薄膜、上导电层和触觉接触层，下导电层、pvdf压电薄膜、上导电层、触觉接触层由下至上依次覆盖在基底顶端；下导电层的左右两侧设置有线状电极，上导电层的前后两端设置有线状电极。
本发明能够大面积覆盖在机器人体表，其结构尺寸不受限制，且检测精度高，速度快。
申请人：山西工程职业学院
地址：030000 山西省太原市杏花岭区新建路131号
国籍：CN
代理机构：北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：符继超
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