仿生假手触感关键技术：PVDF传感器设计与信号处理

本文档深入探讨了仿生假手触滑觉传感器的研发，针对的是在人体假肢领域中的关键感知功能。作者罗志增和王人成分别来自杭州电子工业学院和清华大学精密机械与仪器系，他们共同研究了一种创新的传感器设计，旨在为仿生假手提供逼真的触觉和滑觉体验。 该传感器的核心技术在于使用了聚偏氟乙烯（PVDF）作为敏感材料，这是一种高灵敏度的聚合物，其特性使得传感器具有出色的柔韧性和尺寸紧凑性。这种设计考虑到了人体假手手指的实际应用需求，确保了传感器能够无缝融入并模拟真实皮肤的触感。 传感器的结构设计至关重要，它包括传感器的形状和布局，以及如何将PVDF材料集成到其中，以捕捉压力变化和表面滑动等信息。信号采集阶段，传感器通过捕捉微小的物理变化转化为电信号，这些信号可能来自于压力的分布或表面摩擦力的改变。 信号调理电路在这一过程中起着至关重要的作用，它负责放大这些微弱的电信号，并进行必要的滤波，以去除噪声干扰，使信号更加清晰。这是保证触觉和滑觉信号准确传递的关键步骤。 数字信号处理方法是论文的核心部分，它解决了如何从混合的触觉和滑动信号中分离出来的问题。通过复杂的算法和特征分析，系统可以根据信号特征值的差异来判断是触觉还是滑觉，从而输出相应的触觉或滑动感觉信息，如模拟电压的"开"或"关"状态，模拟真实的触碰或滑动感受。 本文的研究不仅提升了仿生假手的技术水平，还为残障人士提供了更接近自然的交互体验。关键词"生物人工手"、"触觉传感器"、"滑动传感器"以及"信号处理"体现了本文研究的重点和核心内容。这项工作的实施对于改善假肢使用者的生活质量，以及推动生物医学工程领域的科技进步具有重要意义。