阵列式柔性力敏传感器的平衡校准标定方法 被引量：4

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作者 王怀鹏 周旭 +3 位作者 姚志明 杨先军 王鹏 秦嘉深 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期719-724,共6页

阵列式柔性力敏传感器在国家安全、医疗健康、工业制造、人机交互等领域发挥着重要作用,但由于材料和制备工艺等因素,传感器存在误差。针对阵列式柔性力敏传感器的一致性问题和反馈值补偿问题,分析其产生的原因,提出并设计了气压型一体... 阵列式柔性力敏传感器在国家安全、医疗健康、工业制造、人机交互等领域发挥着重要作用,但由于材料和制备工艺等因素,传感器存在误差。针对阵列式柔性力敏传感器的一致性问题和反馈值补偿问题,分析其产生的原因,提出并设计了气压型一体化标定台和相应的平衡校准标定方法。标定台使用气泵作为压力源,通过硅胶膜将压力传导至传感器;平衡校准标定方法首先使用基于Q值检验的离群值处理方法对传感器各敏感点进行平衡,然后引入LMBP算法进行校准。实验表明:R^(2)大于0.997,误差小于2.7%F.S,该标定方法实时性和准确性高,操作简单,具有很好的实用性。 展开更多

关键词 阵列式柔性力敏传感器 反馈值补偿 平衡校准 离群值处理 LMBP

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阵列式柔性薄膜传感器的快速扫描实现

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作者 刘丰铨 尹锡轩 +3 位作者 郭伟东 牛鑫蕊 东浩 胡正发 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第8期102-105,共4页

柔性薄膜传感器由于具有极高的柔韧性和可拓展性,可生产出不同大小的面积形状,通过阵列式排布,可以设计出大尺寸、多样化与数据实时特点的集成传感器模块。但对于大尺寸阵列式柔性薄膜的数据实时采集的方法仍存在挑战,本文基于STM32单... 柔性薄膜传感器由于具有极高的柔韧性和可拓展性,可生产出不同大小的面积形状,通过阵列式排布,可以设计出大尺寸、多样化与数据实时特点的集成传感器模块。但对于大尺寸阵列式柔性薄膜的数据实时采集的方法仍存在挑战,本文基于STM32单片机以及一块4×4(可拓展)的阵列式柔性薄膜,经STM32控制,实现阵列式快速扫描,实时快速地定位出信号来源并反馈出在该薄膜单元的压力变化值。 展开更多

关键词 柔性薄膜 阵列式 快速扫描 传感器 压力应变

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导丝头端柔性压力传感器设计及灵敏度分析

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作者 张立品 彭瀚旻 唐雄峰 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1196-1200,1250,1251,共7页

为了感知血管介入手术时导丝头端与血管壁的接触力大小,通过分析导电复合高分子材料的传感机理,研制了一种以羧基化单壁碳纳米管(carboxylated single-walled carbon nanotubes,简称COOH-SWCNTs)为导电填料的压阻式柔性压力传感器,安装... 为了感知血管介入手术时导丝头端与血管壁的接触力大小,通过分析导电复合高分子材料的传感机理,研制了一种以羧基化单壁碳纳米管(carboxylated single-walled carbon nanotubes,简称COOH-SWCNTs)为导电填料的压阻式柔性压力传感器,安装在导丝头端,其外径为1.8 mm,长度为5 mm,具有尺寸小、灵敏度高的优点。首先,通过有限元方法,建立了压阻的灵敏度仿真计算模型;其次,搭建了实验平台测试其灵敏度曲线,对传感器进行标定;最后,建立了血管介入手术过程的仿体模型,测量了导丝介入时头端与血管壁的接触力变化值。仿真计算和实验结果表明:柔性压力传感器的灵敏度为2.05×104Ω/N,量程为1 N,在导丝介入血管的过程中,导丝头端与血管壁的最大接触力不超过0.5 N,能够有效感知血管介入时导丝头端与血管壁动态的接触情况,为血管介入手术机器人的力反馈控制提供了新的方法。 展开更多

关键词 导丝 力感知 压阻式柔性压力传感器 羧基化单壁碳纳米管 血管介入器械

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压阻式柔性压力传感器阵列信号采集系统设计 被引量：11

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作者 周瑞 李时维 +1 位作者 李绍成 郭晓磊 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第9期104-107,共4页

针对触觉传感检测的实际需求,基于STM32单片机,采用分档分压与恒流源相结合的方法设计了一种压阻式柔性压力传感器阵列信号采集系统;基于串口通信技术设计了计算机信号读取与分析系统。设计开发的系统可以实现传感器阵列信号的实时采集... 针对触觉传感检测的实际需求,基于STM32单片机,采用分档分压与恒流源相结合的方法设计了一种压阻式柔性压力传感器阵列信号采集系统;基于串口通信技术设计了计算机信号读取与分析系统。设计开发的系统可以实现传感器阵列信号的实时采集、分析和存储,系统稳定性较好。采用标准电阻对研制的信号采集系统进行了性能检验,系统测量阻值与标准阻值的误差在1%以内,表明设计的信号采集系统满足压阻式柔性压力传感器阵列的检测需求。 展开更多

关键词 压阻式柔性压力传感器阵列 STM32单片机 信号采集

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基于光敏阵列直接调制的单栅式时栅位移传感器 被引量：5

5

作者 李彦 付敏 +4 位作者 朱革 高宇 许现波 王林 昌驰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1028-1035,共8页

针对传统叠栅形式光栅存在制造难度大、安装要求高等缺点,提出了一种用时间细分空间的单栅式时栅位移传感器。从光的粒子性出发,分析了用正交变化的光场信号合成光场电行波的方法;用点阵发光二极管(LED)模块作为交变光源,用空间正交的... 针对传统叠栅形式光栅存在制造难度大、安装要求高等缺点,提出了一种用时间细分空间的单栅式时栅位移传感器。从光的粒子性出发,分析了用正交变化的光场信号合成光场电行波的方法;用点阵发光二极管(LED)模块作为交变光源,用空间正交的光敏阵列直接耦合光强信号获取了反应空间位移的电行波信号;最后,通过检测电行波信号与激励信号过零点之间的时间差,实现了对空间直线位移的测量。研制了原理样机,采用普通机械加工方法对其进行了实验验证。结果表明,在440mm测量范围内,样机的测量精度可达±2μm。该单栅式时栅位移传感器减少了叠栅式传感器对安装工艺的要求,提高了抗干扰能力;采用的测量技术避免了传统粗光栅技术存在的精度难以提高、动态特性差等缺点,为光学位移测量提供了一种不通过精密机械细分来提高测量精度的方法。 展开更多

关键词 位移传感器 单栅式传感器 时栅传感器 位移测量 光敏阵列 直接调制

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基于柔性力敏传感器的左右脚动态识别方法 被引量：7

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作者 汪飞跃 姚志明 +2 位作者 许胜强 魏凯 杨先军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期964-971,共8页

在利用柔性力敏传感器获取动态足底压力分布数据时,能够准确快速自动区分左右脚的数据将极大提升数据的可视性和分析的便利性。为此,提出了一种基于足底压力和脚印外观形状的左右脚动态识别方法。首先,基于足底动力学原理,利用连通域的... 在利用柔性力敏传感器获取动态足底压力分布数据时,能够准确快速自动区分左右脚的数据将极大提升数据的可视性和分析的便利性。为此,提出了一种基于足底压力和脚印外观形状的左右脚动态识别方法。首先,基于足底动力学原理,利用连通域的图像分割算法对足底压力数据进行聚类分析,得到每一步压力脚印的时间和坐标范围;在此基础上进一步分离出完整的单步压力数据;最后利用单步压力数据刻画脚印轮廓,并根据轮廓的外观特征进行左右脚识别。本文提出的方法可应用于步态分析、临床辅助诊断、步态识别等领域。通过108个实测数据样本的测试表明:本文方法的识别率高达94.5%,并具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 柔性力敏传感器 连通区域算法 轮廓特征 聚类分析 脚印识别

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一种基于柔性力敏传感器的人数统计系统 被引量：8

7

作者 许胜强 夏懿 +3 位作者 姚志明 杨先军 张涛 孙怡宁 《计算机工程》 CAS CSCD 2014年第1期167-171,176,共6页

针对复杂环境下公共场所出入口的人数统计需求,避免因光照变化、遮挡、运动模糊及复杂背景等对统计精度造成的影响,提出一种基于柔性力敏传感器的人数统计系统。该系统实时获取公共场所出入口处的行人在传感器区域留下的压力足印,并通... 针对复杂环境下公共场所出入口的人数统计需求,避免因光照变化、遮挡、运动模糊及复杂背景等对统计精度造成的影响,提出一种基于柔性力敏传感器的人数统计系统。该系统实时获取公共场所出入口处的行人在传感器区域留下的压力足印,并通过网络通信模块将足底压力数据传递给上位机进行数据处理与分析,经过数据去噪、图像分割和特征提取等步骤得到目标脚印及其特征参数,再运用特征匹配和运动轨迹规划算法进行人数统计。实验结果表明,该系统不仅工作稳定,具有较好的鲁棒性以及较快的响应速度,而且在不同测试场景中均可获得较高的统计准确率,特定场景下最高可达98%。 展开更多

关键词 柔性力敏传感器 压力足印 图像分割 特征匹配 运动轨迹规划 人数统计

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一种柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法 被引量：5

8

作者 张正勇 孔德义 +5 位作者 梅涛 单建华 倪林 孙磊 吕晓庆 孟庆虎 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2382-2385,共4页

介绍了一种可安装在曲面上,对三维力进行检测的柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法.首先采用MEMS技术制备三维力触觉传感器阵列,再将多个三维力触觉传感器单元分别通过倒装焊技术集成在已加工好的柔性电路板基底上,实现了传感器与信号... 介绍了一种可安装在曲面上,对三维力进行检测的柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法.首先采用MEMS技术制备三维力触觉传感器阵列,再将多个三维力触觉传感器单元分别通过倒装焊技术集成在已加工好的柔性电路板基底上,实现了传感器与信号处理电路的互连和传感器阵列(4×4)的柔性化.采用信号选通的多路信号采集方法简化了传感器阵列的信号处理电路.测试结果表明,柔性触觉传感器阵列可弯曲变形90°以上,检测三维力的分辨率达到0.1 N. 展开更多

关键词 MEMS技术 柔性三维力触觉传感器阵列 倒装焊技术 多路信号选通

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MXenes在柔性力敏传感器中的应用研究进展 被引量：9

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作者 杨以娜 王冉冉 孙静 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期8-18,共11页

随着可穿戴柔性电子技术的发展,高灵敏度和宽感应范围的柔性力敏传感器的需求量逐渐增大,如何选择兼具高导电性和良好柔性的材料作为传感器的敏感材料是获得高性能传感器的关键。近年来,MXene材料因其导电性好、柔韧性高、亲水性好以及... 随着可穿戴柔性电子技术的发展,高灵敏度和宽感应范围的柔性力敏传感器的需求量逐渐增大,如何选择兼具高导电性和良好柔性的材料作为传感器的敏感材料是获得高性能传感器的关键。近年来,MXene材料因其导电性好、柔韧性高、亲水性好以及合成可控等优点成为一种极具潜力的导电敏感材料。本文就MXene基柔性力敏传感器的类型、敏感材料的微结构设计方式、传感性能及传感机理等方面的研究进展进行了阐述和总结。 展开更多

关键词 MXenes 柔性力敏传感器 材料微结构设计 多相复合 综述

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柔性触觉传感阵列力觉标定及加载系统 被引量：3

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作者 郭小辉 黄英 +2 位作者 解志诚 毛磊东 江宜舟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2613-2619,共7页

为解决现有触觉力标定系统不易实现对柔性触觉传感阵列中任意触觉单元进行标定,且存在精度低、不易操作等弊端,设计并研制了一种柔性触觉传感阵列力觉标定及加载系统。利用STM32F103VET6高性能微处理器控制步进电机以联动S型高精度压力... 为解决现有触觉力标定系统不易实现对柔性触觉传感阵列中任意触觉单元进行标定,且存在精度低、不易操作等弊端,设计并研制了一种柔性触觉传感阵列力觉标定及加载系统。利用STM32F103VET6高性能微处理器控制步进电机以联动S型高精度压力传感器实现二维力的精确加载与标定,并将标定信息于上位机实时图形化显示。介绍了标定平台的结构特点、工作原理及系统软硬件设计,通过对系统误差分析及平台标定测试,可实现二维力加载范围0-50 N,法向与切向精确度为0.18%FS。触觉力加载应用实验表明,该加载平台具有较高的测量精度和较强的实用性,为不同结构单元的柔性触觉传感阵列二维力标定及加载提供了便利。 展开更多

关键词 柔性触觉传感器阵列 标定系统 信号处理 触觉力 误差分析

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基于多传感器集成的仿人机器人足部感知系统 被引量：1

11

作者 申飞 吴宝元 +2 位作者 罗健飞 任阳 吴仲城 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1701-1706,共6页

足部是仿人机器人本体支撑的基础,也是唯一与地面接触并发生相互作用的主要部件,其各种地面信息获取能力是机器人实现仿人的自然性稳定行走控制的关键。基于六维力传感器、惯量测量单元和柔性触觉阵列传感器,设计了一种新型仿人机器人... 足部是仿人机器人本体支撑的基础,也是唯一与地面接触并发生相互作用的主要部件,其各种地面信息获取能力是机器人实现仿人的自然性稳定行走控制的关键。基于六维力传感器、惯量测量单元和柔性触觉阵列传感器,设计了一种新型仿人机器人集成化足部感知系统(IPFS),具备对各种地面环境识别和足部姿态获取、足底与外界接触位置的实时感知和估计、有效支撑区域、地面反力以及姿态等信息的感知能力。实机实验结果表明足部感知系统较好地满足仿人机器人理论化和实用化需求,为促进仿人机器人理论研究、控制技术、仿生步态规划及其体系结构的创新提供了实验研究平台。 展开更多

关键词 仿人机器人 足部感知系统(IPFS) 六维力传感器 惯量测量单元 柔性阵列力传感器

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面接触传感技术及其应用研究现状及展望 被引量：1

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作者 余震 张晨阳 余静娴 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2020年第6期143-151,共9页

在传感器技术应用领域中,具有优越延展性和敏感传感特性且适用于面接触感测的接触传感技术成为研究的热点之一。从面接触传感器的材料、结构等方面综述了国内外面接触传感器的研究进展及其在汽车轮胎检测、人体工程学及医学等领域的应用... 在传感器技术应用领域中,具有优越延展性和敏感传感特性且适用于面接触感测的接触传感技术成为研究的热点之一。从面接触传感器的材料、结构等方面综述了国内外面接触传感器的研究进展及其在汽车轮胎检测、人体工程学及医学等领域的应用,并指出了目前面接触传感技术待解决的问题。面接触传感可通过新材料、新原理及新结构等先进技术手段的应用,来提高面接触传感系统的感测性能,为未来面接触传感技术朝着高性能、高适应性、可拓展及多功能化方向发展提供研究依据。 展开更多

关键词 面接触压力 阵列式传感器 柔性

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