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题名面向遥操作机械臂的三维柔性触觉传感器
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作者
商珂
祝佳航
陈大鹏
宋爱国
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机构
南京信息工程大学自动化学院
东南大学仪器科学与工程学院
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出处
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第8期311-320,共10页
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文摘
传统三维力传感器在应用中存在如剪切力与法向力耦合,柔性不足,解耦算法复杂等问题,制约了其在遥操作机器人精密作业场景中的应用。针对上述问题,提出了一种基于单层环形正弦化磁膜的三维磁性触觉传感器,旨在实现对三维力的实时解耦测量。该传感器通过单层磁膜结构实现了三维力自解耦,避免了传统三维力传感器的多维力耦合与对复杂算法的依赖。经标定实验测试,该传感器性能优秀,具备高灵敏度和高精度特性。其可在Z轴方向测量0~15 N的力,灵敏度为0.0147 kPa-1,均方根误差为0.0015 mT。在X与Y轴方向则覆盖-5~5 N的测量范围,灵敏度分别可达0.0203与0.0209 kPa-1,均方根误差则分别为0.002与0.0019。同时,传感器本体由柔性结构设计,兼具了低功耗、高输出频率等特点。在滑觉控制实验中,在机械臂末端执行器上构建了滑觉控制策略。通过在增广智能夹爪上安装所设计的触觉传感器,使得该系统能够实时监测夹爪与物体接触面间的法向力与切向力,并结合增量式PID控制策略,在检测到滑动发生后迅速调整夹持力,实现对动态增重容器的稳定抓取。该实验平均响应时间为113.3 ms,验证了引入该传感器的滑觉控制策略在实际应用中的稳定性与可靠性。
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关键词
三维力传感器
遥操作机器人
磁性触觉传感器
自解耦
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Keywords
3D force sensor
teleoperated robot
magnetic haptic sensor
self-decoupling
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分类号
TH703
[机械工程—精密仪器及机械]
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