基于PVDF的三维触觉/热觉传感器设计与仿真研究

该资源是一篇关于基于PVDF材料的三维触觉/热觉传感器设计与仿真的硕士学位论文，由重庆大学的谢娜同学在秦岚教授指导下完成，专业为仪器科学与技术。 正文: 在智能机器人领域，触觉传感器扮演着至关重要的角色。传统的单向力触觉传感器虽然技术成熟，部分产品已实现商业化，但它们只能检测法向力，无法满足多维感知和柔韧性需求。因此，该论文提出了一种创新的基于聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜的三维触觉/热觉传感器，旨在扩展触觉传感器的应用领域并提升其功能多样性。 首先，论文对触觉/热觉传感器的国内外研究进展进行了全面分析，探讨了各类触觉传感器的工作原理、性能特点以及优缺点。通过对压阻效应、电容变化、磁致伸缩效应、光变化和压电效应等不同机制的触觉传感器进行比较，明确了压电效应在设计触觉/热觉传感器中的优势，为后续研究提供了理论依据。 其次，论文深入研究了PVDF压电薄膜作为敏感材料的优势，详细解释了其压电传感原理和测量电路。通过使用ANSYS有限元分析软件，作者对不同形状的PVDF压电薄膜进行了仿真，重点关注了曲率和拱高对其灵敏度的影响，这为基于曲面PVDF薄膜的触觉/热觉传感器设计提供了触觉分析基础。 此外，论文还深入探讨了热释电效应，特别是PVDF薄膜的热释电传感原理。热释电效应是一种材料因温度变化而产生电荷的现象，常用于热觉传感器的制造。作者分析了PVDF薄膜在此方面的应用，讨论了其在热释电系数测量中的方法，包括电压法、电荷法和电流法，总结了这些方法的优缺点及其适用场景。 这篇论文为设计和优化具有三维感知能力的触觉/热觉传感器提供了理论和技术支持，对于推动智能机器人领域的触觉感知技术发展具有重要意义。通过结合PVDF的压电和热释电特性，这种新型传感器有望实现更精确、更全面的环境和物体交互感知。