一种基于电阻抗层析成像的触觉压力传感器与信号采集方法技术

本发明专利技术提出一种基于电阻抗层析成像的触觉压力传感器与信号采集方法，属于传感器设计与测试领域。本发明专利技术传感器的激励层采用涂有非极性聚合物的高导电织物制备，探测层采用涂有弱极性聚合物的低导电织物制备，探测层的边缘布置电极阵列，在测量时，选择两个电极，一个作为接地点，另外一个作为测量点。本发明专利技术通过选通不同两两电极进行测量，基于电阻抗层析成像，计算所施加的压力的大小和位置测量。本发明专利技术可实现机器人触觉皮肤特性及触觉形态的高精度分布式传感，所实现的传感器结构简单、可靠性高、低功耗、柔韧性好且价格低廉的优势，并且提高了压力大小和位置测量的简易度和准确度。

A tactile pressure sensor and signal acquisition method based on electrical impedance tomography

【技术实现步骤摘要】
一种基于电阻抗层析成像的触觉压力传感器与信号采集方法
本专利技术属于传感器设计与测试领域，涉及一种新型的压力的传感器的设计与基于电阻抗层析成像的新型表面触觉的压力大小与位置测量方法。
技术介绍
压力是触觉的主要特征，以感兴趣对象上的压力或应力分布的测量为目标的触觉成像是触觉传感技术的重要组成，成像型触觉传感器也是触觉传感器的主要分类之一，如：参考文献[1]-[2]。针对压力感知和压力大小探测的触觉成像技术对于揭示机器人触觉传感技术中感知行为(抓举握力控制，手动引导灵巧操纵等)和行为感知(接触判别，接触点定位，感知物体形状等)的准确信息有重要的价值。基于压力测量的触觉成像技术是触觉传感领域的研究热点，其主要利用阵列传感元件来实现接触区域压力分布的测量，这在机器人皮肤和手掌传感及手臂控制等方面具有重要意义。基于传感原理和方法的区别，表一给出了目前国内外共同研究的触觉传感技术及其对应的感应原理、材料、优缺点比较(参考文献[3]～[4])。表一触觉传感技术的感应原理、材料、优点和缺点比较现有的触觉成像技术采用感应区域布置压敏元件阵列式结构，这种阵列结构需要复杂的制造工艺并且对传感器外形设计施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电阻抗层析成像的触觉压力传感器，其特征在于，包括：位于上层的连接激励信号源的激励层，位于下层的边缘布置有电极阵列的探测层，位于激励层与探测层之间的绝缘层；所述的激励层的制备材料为涂有非极性聚合物的高导电织物，非极性聚合物的介电常数ε＝0～2，高导电织物的电导率在10

【技术特征摘要】
1.一种基于电阻抗层析成像的触觉压力传感器，其特征在于，包括：位于上层的连接激励信号源的激励层，位于下层的边缘布置有电极阵列的探测层，位于激励层与探测层之间的绝缘层；所述的激励层的制备材料为涂有非极性聚合物的高导电织物，非极性聚合物的介电常数ε＝0～2，高导电织物的电导率在102—104S/cm范围内；所述的探测层的制备材料为涂有弱极性聚合物的低导电织物，弱极性聚合物的介电常数ε＝3～10，低导电织物的电导率为0.5—10S/cm范围内；所述的激励层与探测层由绝缘层实现零压力无接触状态；所述的探测层的边缘均匀布置有N个电极，N为大于8的正整数，在测量时，选择两个电极，一个作为接地点，另外一个作为测量点。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述的探测层的N个电极分别连接通道选择器的一个输入端，通道选择器的输出端连接电压测量设备；在激励层施加激励电流后，在施加压力前后，通道选择器以设定速率依次选通两个通道，测量两个电极间的电压信号。3.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，所述的电极有12个。4.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，所述的绝缘层电导率为102—10S/cm，弹性模量在102—105Pa。5.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述的传感器在测量时，设接触阻抗为Rp，在探测层某一位置(x,y)接触时，探测层并联到电路中的阻抗为Rxy和Cxy，Rxy为阻抗实部，Cxy为阻抗虚部，则两个电极间的电压差Ec如下：其中，I是激励信号的电流，j表示信号的虚部，w是激励信号的角...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙江涛，徐立军，陆方皞，田文斌，索鹏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11