一种电容式柔性触觉传感器的多维力解耦方法技术

本发明专利技术公开了一种电容式柔性触觉传感器的多维力解耦方法，通过实验测定柔性触觉传感器的任意力和电容输出之间对应曲线，分析其在各方向的耦合情况，得到其耦合因子矩阵，构建柔性触觉传感器受任意力和电容输出之间的关系表达式，通过梯度下降法求得解耦矩阵，并利用Adam优化算法进行优化，将其应用于一种基于微圆柱形结构的电容式柔性触觉传感器中，从而实现对三维力的准确检测。本发明专利技术具有解耦速度快，从实际模型出发解耦精度高等优点。从实际模型出发解耦精度高等优点。从实际模型出发解耦精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电容式柔性触觉传感器的多维力解耦方法


[0001]本专利技术涉及柔性传感器领域，具体涉及一种电容式柔性触觉传感器的多维力解耦方法。

技术介绍

[0002]随着机器人技术在精确分拣、医疗康复等领域的应用推广，复杂的操作环境和人机交互需求对机器人的传感技术提出了更高要求。相比较刚性传感器，柔性触觉传感器由于其自身柔顺性更能主动适应非规则接触表面，检测表面的受力分布情况，改善了机器人与工作环境的交互性。同时，柔性传感器具有尺寸小、重量轻、成本低等特点。根据传感器的工作原理，可以将多维力觉传感器分为电容式力传感器、压电式力传感器、电阻式力传感器等类型。其中，电容式传感器是基于平行板电容器原理，把待测物体受到的力的变化转换为电容的变化，通过测量待测物体的电容变化量来获得待测物体受力的大小。在涉及多维力检测时，需要进行解耦计算，确定各方向力的大小与方向，从而提高触觉传感器的测量精准度。触觉传感器的解耦方法对于传感器的使用具有重大意义，降低乃至消除这种耦合误差必须解决的问题。针对柔性触觉传感器现有的多维力耦合问题，提出一种技术方案以实现多维力的解耦问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种电容式柔性触觉传感器的多维力解耦方法，具体步骤如下，其特征在于：步骤1)基于柔性触觉传感器进行加载实验测试，获得柔性触觉传感器的任意力和电容输出数据及其它性能测试曲线；步骤2)基于任意力和电容输出数据对柔性触觉传感器进行耦合性分析，得到耦合因子矩阵H；步骤3)基于柔性触觉传感器的迟滞性和重复性等误差进行分析得到相对误差矩阵μ；步骤4)基于上述分析构建柔性触觉传感器受任意力和电容输出之间的关系：其中C
0nm
为电容的初始，ΔC
nm
(n＝1，2，m＝1，2)为对应电容单元的绝对变化量，Fx，Fy，Fz为任意力的三维分量，D为解耦矩阵，步骤5)对传感器进行任意方向力加载，共得到数据p组，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱银龙，公维壮，沈宏骏，习爽，王旭，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：