基于PVDF的三维触觉/热觉传感器设计与仿真
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更新于2024-08-09
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"这篇硕士论文详细探讨了基于PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜的三维触觉/热觉传感器的设计与仿真,旨在扩展触觉传感器的功能性和应用范围,以满足智能机器人领域的需求。作者谢娜在导师秦岚教授的指导下,于2014年在重庆大学光电工程学院完成了这项研究。
论文首先综述了触觉传感器的国内外研究进展,对比分析了各种触觉传感器的工作原理、性能特点和局限性,特别关注了压阻效应、电容变化、磁致伸缩效应、光变化和压电效应等技术的优缺点。在此基础上,确定了采用压电效应作为触觉/热觉传感器的基础。
随后,论文深入研究了PVDF压电薄膜的特性,包括其优良的柔韧性和压电性,以及独特的热释电效应,这些特性使其成为构建触觉/热觉传感器的理想材料。通过ANSYS有限元分析软件,作者对不同形状的PVDF薄膜进行了仿真,发现曲面结构的PVDF薄膜能提高灵敏度,这对于设计具有弧度的触觉/热觉传感器至关重要。
论文还详细阐述了热释电效应及其在PVDF薄膜中的应用,分析了热释电传感的工作机制,为实现热觉感知提供了理论支持。传感头由PVDF薄膜、导电树脂和硅橡胶等材料组成,其中导电树脂制成的圆台与PVDF薄膜协同工作,能检测到压力和温度变化。
此外,设计中PVDF薄膜的排列方式,如图4.1所示,采用对称粘贴在圆台侧面和上下表面的方式,增加了传感器的感知维度。PVDF-E上覆盖硅橡胶表皮,而PVDF-F下表面结合硅导电橡胶基底和引线,确保了信号传输和封装的可靠性。
论文的仿真和实验结果表明,这种基于PVDF的三维触觉/热觉传感器有望实现多维感知,提升触觉传感器的灵活性和功能性,以适应更复杂的智能机器人应用场景。"
这篇研究不仅涵盖了传感器的结构设计,还涉及到材料科学、电子工程和仿真技术等多个领域,为触觉传感器的未来发展提供了一个创新且实用的方向。
2022-01-19 上传
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jiyulishang
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