Tapintóérzékelők 1
Fegyelmezés: Műszaki
Állás típusa: Absztrakt
Tárgy: Taktív érzékelők
A környező térben lévő tárgyak geometriai felismerésére szánt tapintható érzékelők megjelenése a robotika fejlődésének köszönhető.
A tapintóérzékelők létrehozásának fő iránya a lejátszás
az emberi bőr tapintási tulajdonságai. Ez a tendencia a leginkább elégedett a mátrix típusú tapintóeszközökkel, mivel a mátrix minden egyes cellája,
amely egy mikroelektronikai erőérzékelő (vagy deformáció, pillanat), ad specifikus információt, és mindegyik lehetővé teszi, hogy holisztikus képet jelenítsen meg az objektum formájáról.
A tapintóérzékelők tervezése és technológiai fejlesztése a fejlesztés kezdeti szakaszában van, a műszaki követelményeket még nem fejlesztették ki, és ezek listáját még nem határozták meg
A Cleveland Egyetem (USA) kutatói úgy vélik, hogy egy robotnak egy modern tapintóérzékelőnek ilyen tulajdonságokkal kell rendelkeznie. nagy
érzékenység, képes érzékelni a nyomás (erő), átalakítása villamos jelekké, lehetővé teszi, hogy meghatározza a forma és az anyag a tárgy, azaz felismeréséhez ..;
nagyfokú térbeli felbontás, amely megfelel az emberi ujjak érzékenységének (az emberi bőr térbeli felbontása 2 mm); megfelelő
jó lineáris jellemzők
(csak a számítógéppel történő jelfeldolgozással kompenzált eltérések megengedettek); jelentéktelen hiszterézis; túlterhelés és nehéz munkakörülmények; kis méret és
tömege; olcsó.
Ezt a mikroelektronikai szilárdtest-technológia tapintóérzékelőinek kifejlesztésében és gyártásában lehet elérni,
rendelkezik tág lehetőségeket a miniatürizálás és jelfeldolgozó eszköz ugyanazon a chip az érzékelőelem (SE), mint például egy érzékelő által létrehozott szakemberek
A szilícium, a kvarc és a polikristályos kerámia felhasználásával integrált áramkörökre érzékeny érzékelők a méréseket 0,01-40 N tartományban (pl.
a dinamikus tartomány 4000: 1). Különös figyelmet fordítottunk a szilíciumszenzorokra, mivel a CE mátrixban a sejtek nagy sűrűsége, a megbízhatóságuk alacsony
hiszterézis, kitartás és alacsony költség.
A Stanford Egyetem kutatói 200-400 mikron vastagságú flexibilis csíkot javasolták a ChE tapintóérzékelők kialakításához. Poliamid szubsztráton
vannak szilíciumkristályok, amelyek mindegyike integrált áramkört képez. A kristályok "szigetvizeit" aranyvezetők kötik össze, amelyeket fotolitográfiával helyeznek el. érzékelők
egy ilyen szilíciumszalagból készült CHE-t az "érintés" mérése 0-40 000 Pa tartományban, 67 Pa érzékenységgel. Az 5000-7000 Pa szűkebb tartományban az érzékenység növelhető
Különféle anyagok, például szénszálak (grafit) használhatók a piezo-rezisztív tapintóérzékelők CE elvégzéséhez. Több ezer gerendát
a rostokat nagy szakítószilárdság, elektromos vezetőképesség és rugalmasság jellemzi. A gerenda és a hordozó méreteinek megfelelő megválasztásával az elemek nyomást gyakorolhatnak
1 Pa és tíz megapascal. Ezek egyszerű gyártási és viszonylag olcsó.
Használt, mint a vezetőképes elasztomert alapuló szilikongumik töltőanyaggal (grafit, korom, fém finom por).
Az elasztomerek anizotróp elektromos vezetőképessége lehetővé teszi a vezetőképesség változtatását
az elektródák közötti érintkezési hely és hely. Az ilyen CHE-k hátrányai az elektromos zajt, a nemlinearitást, a szignifikáns hiszterézist,
alacsony érzékenység, jelentős hiba, alacsony sebesség, meglehetősen alacsony fáradtsági küszöb.
A szénszálak és a szilikon elasztomerek használata hozzájárul a piezo-rezisztens érzékelők miniatürizálásához, ami a gyártás technológiáját összehasonlítja
az integrált áramkörök gyártásának technológiája. Ezek az érzékelők a mérések széles skálájához vannak tervezve, és jelentős túlterhelést tesznek lehetővé.
A komplex konfigurációval és a pontos geometriai profillal rendelkező gumimembránok előállításához szilikon formákat használtunk,
maratással készültek. Az ilyen alakú membránok használata jelentősen javította a tapintóérzékelők pontosságát.
A mátrixérzékeny elemekkel rendelkező piezo-rezisztív tapintóérzékelőket az USA különféle laboratóriumai fejlesztik (
Jet Propulsion Laboratory, Mesterséges Intelligencia Laboratórium MJT)
Laboratoire d'automatique et d'Analyze des System).
A jugoszláv és a francia kutatók közös projekten dolgoznak egy robotkar létrehozása érdekében, amelyen a CHE elektromos vezetőképességű érzékelője
gumi, vékony réteg borítja.
Barrity Wright Corp.
(USA) a közelmúltban megjelent két ellenállású érzékelő elasztomer - mérete 10x20 mm-es 8x16 mátrix sejtek és a mérete 40x40 mm, 16x16 mm-es mátrix sejtek.
Együtt a Tokiói Egyetemmel, a céggel
Yokohama Rubber Co.
(Japán) 1 mm-nél kisebb vastagságú elektromosan vezető gumi érzékelőt fejlesztett ki. Méretek három rétegű CHE 4x4 vagy 8x8 mm. Az érzékelő rögzíti az alkalmazás erősségét és helyét. azt
a robot által létrehozott cégre szerelik fel, amely 30 g-ról több kilogramm súlyú alkatrészekkel működik.
A Warwick Egyetemen (USA) egy rugalmas rugalmas szalagon rugalmas szálas szénszálas CHE-n alapuló tapintóérzékelőt készítettek.
A szálak önkényes metszéspontja megváltoztatja az ellenállást széles tartományban, de ennek a változtatásnak a szabályossága nullától a maximálisig terjedő nyomás hatására nem
A Pennsylvaniai Egyetemen (USA) a környezetből izolált piezo-reaktorokkal rendelkező tapintóérzékelőt fejlesztettek ki, ami növelte a stabilitást
érzékelõ idõben, csökkenti a nulladás sodrását, növeli az elektrosztatikus feszültségekkel szembeni ellenállást.
A piezoelektromos érzékelők anyaga polimerek, például polivinilidén-fluorid-2 (
jó mechanikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. Mivel ezeknek az anyagoknak nyomás alatti deformációja elhanyagolható, a térbeli elérése
az emberi ujjak érzékenységével összehasonlítva, a CHE egy elasztikus polimer hordozóra van felszerelve. Mind a síkra, mind az aljzatra szerelhető
összetett konfiguráció felületén. A piezoelektromos érzékelők mérési tartománya meglehetősen széles, 80 MPa megengedett nyomófeszültséggel a CHE anyagaihoz, 50
A Pisa Egyetemen (Olaszország) egy piezoelektromos érzékelő, amelyet egy réteg képez
egy rugalmas rezisztív tintaréteg, az ellenállása, amely stabilizált 37 ° C hőmérsékleten hővel abszorpciós különbség a két réteg különböző anyagokból azonosítunk
amelyek tárgyak. Az érzékelő linearitása 1%. Meg kell jegyezni, hogy a második réteg bevezetése megnöveli a hiszterézist.
Annak ellenére, hogy nemkívánatos, sok esetben a hőmérséklet-érzékenység, kutatók Pisan.