基于PVDF薄膜的三维触觉/热觉传感器设计与仿真研究

"这篇硕士论文探讨了基于PVDF薄膜的三维触觉/热觉传感器的设计与仿真，由重庆大学的学生谢娜在导师秦岚教授的指导下完成，属于工学领域中的仪器科学与技术专业。论文重点研究了如何解决现有触觉传感器在柔韧性、三维力检测和多功能性方面的不足，提出了一种新型的触觉/热觉传感器设计方案。 论文首先对触觉传感器的国内外研究进展进行了深入分析，比较了不同类型的触觉传感器，如基于压阻效应、电容变化、磁致伸缩效应、光变化和压电效应的传感器，并指出了它们的优缺点。在此基础上，论文提出了利用PVDF薄膜的压电效应和热释电效应来设计触觉/热觉传感器，这种设计有望克服传统传感器的局限性。 接下来，论文详细阐述了PVDF薄膜的压电传感原理，通过ANSYS软件进行了仿真分析，以研究不同形状（曲面和平面）的PVDF压电薄膜对灵敏度的影响。结果表明，曲面PVDF薄膜的灵敏度高于平面薄膜，且曲率增加、拱高减小都能提高灵敏度。 此外，论文还讨论了热释电效应的基本原理，详细介绍了PVDF薄膜作为热释电传感器的工作机制。这为结合触觉和热觉的多模态传感器设计提供了热觉分析的基础。 论文的第四部分介绍了所设计的触觉/热觉传感器的整体结构，解析了三维力检测和热觉检测的原理。论文详细讨论了信号检测电路，特别是热觉和触滑觉信号的提取方法。 最后，通过ANSYS软件的压电耦合分析和热-电耦合分析，验证了设计的触觉/热觉传感器的可行性和有效性，证明了该传感器在结构和工作原理上的合理性。 这篇论文为智能机器人领域的触觉感知技术带来了创新，提供了一种兼顾柔韧性和多维度检测的新型传感器设计方案，对于拓展触觉传感器的应用范围和提升智能机器人的感知能力具有重要意义。"