新型柔性触觉传感器阵列结构设计及仿真研究机器人触觉传感器的关键之一是能寻找到一种能精确检测出因受接触力后在其表面所产生变化的的敏感材料,新型力敏导电橡胶则是较理想和很有前途的一种材料。
力敏导电橡胶力学性能好,抗干扰性能强,制作的传感器具有很高的分辨率,不仅可以制作实用的单维阵列触觉传感器,而且为机器人控制用的三维力触觉传感器的研制提供了新的思。
1力敏导电橡胶触觉传感器1. 1力信息检测原理从20世纪70~80年代,国外电子工业对导电橡胶制品的需求和应用开始迅速发展。
目前,导电橡胶已被大量广泛地应用到医疗、机器人、军事领域等,作为电磁屏蔽、接地、防静电、EMP、扰动等的应用。
导电橡胶在很宽的温度范围内有出色的物理表现和导电性质。
目前商业化的导电橡胶产品大多数是导电橡胶按键,导电橡胶粘合剂等。
力敏导电橡胶是一种特殊的导电橡胶,它是在绝缘的高分子材料中均匀加入导电粒子(如碳黑)形成的。
它除了具备一般的导电橡胶的特点外,还具有较好的力学性能。
在不受力的情况下,材料中的导电粒子彼此不接触,表现为大电阻。
当其受力时,外力改变了力敏导电橡胶中导电粒子的分布,从而改变了材料的电阻。
因此,严格地说,它是一种对应力敏感的导电橡胶,而应力又与形变联系在一起,这样又可以说它是对形变敏感的,这一点对于工程设计尤为重要,为制作力传感器提供了思路。
特别是在机器人触觉传感器中,可利用这种具有压阻特性的导电橡胶进行柔性接触压力的测量。
一种仿生神经元纤维皮肤传感器的研究仿生皮肤结构示意图为了达到仿生皮肤感知触觉(法向力)、滑觉(斜向力)和温觉的功能，在柔性好、耐高温和抗老化的合成橡胶基片上的高分子充水薄膜微球中呈立式放置和缠绕式放置大量的几十微米的PVDF薄膜丝神经纤维束。
由于其压电效应而产生的电荷是X 、Y、Z3方向的轴向应力和切向应力产生电荷的总和，所以它能感觉出三维应力，从而判断触觉、滑觉的大小及应力区域。
An integrated flexible temperature and tactile sensing array using PI-copper films上图为在柔性基体上集成了触觉传感器和温度传感器的人造皮肤的结构图。
