●前言
第1章柔性觸覺傳感技術概論1
1.1引言1
1.2機器人觸覺傳感技術的發展現狀4
1.2.1智能假肢的觸覺感知功能的發展現狀4
1.2.2機器人手觸覺感知的發展現狀6
1.3觸覺傳感方式的基本類型8
1.4柔性觸覺傳感器的建模分析與測試應用20
1.4.1柔性觸覺傳感器的建模分析20
1.4.2柔性觸覺傳感器的性能測試應用27
1.5柔性觸覺傳感技術的發展36
第2章電容式柔性觸覺傳感陣列的法向力檢測力學建模39
2.1引言39
2.2電容式柔性觸覺傳感陣列的結構設計40
2.2.1電容式觸覺傳感器的材料選取40
2.2.2電容式觸覺傳感器的檢測原理40
2.2.3電容式柔性觸覺傳感陣列的結構設計42
2.2.4電容式柔性觸覺傳感陣列的檢測原理43
2.3電容式柔性觸覺的力學解析建模43
2.3.1觸覺的幾何模型與邊界條件43
2.3.2觸覺的力學解析模型44
2.3.3觸覺的變形計算與分析48
2.3.4觸覺的電容值變化55
2.4電容式柔性觸覺的分區域力學建模56
2.4.1觸覺的分區域幾何模型56
2.4.2觸覺的分區域修正力學模型58
2.4.3觸覺的分區域變形計算與分析67
2.5本章小結68
第3章電容式柔性觸覺傳感陣列的三維力檢測力學建模70
3.1引言70
3.2基於微四稜錐臺介電層的柔性觸覺傳感陣列設計71
3.2.1基於微四稜錐臺介電層的柔性觸覺傳感陣列的結構設計71
3.2.2基於微四稜錐臺介電層的柔性觸覺傳感器的檢測原理72
3.2.3觸覺的陣列化與外圍引出電極配置方案設計73
3.3基於微四稜錐臺介電層的柔性觸覺傳感陣列的三維力解耦75
3.3.1觸覺的三維力解耦模型75
3.3.2觸覺三維力測試76
3.4分布式柔性觸覺傳感陣列的力學解析建模81
3.4.1觸覺的幾何模型81
3.4.2觸覺的力學解析模型83
3.4.3力學解析模型的求解方法89
3.4.4觸覺的變形計算與分析90
3.5分布式柔性觸覺傳感陣列的結構參數優化91
3.5.1觸覺的參數優化準則91
3.5.2觸覺傳感陣列微四稜錐臺介電層的結構參數優化92
3.5.3觸覺傳感陣列表面凸起的結構參數優化95
3.5.4觸覺傳感陣列的三維接觸力檢測性能分析97
3.6本章小結99
第4章電容式柔性觸覺傳感陣列的曲面裝載力學建模101
4.1引言101
4.2柔性觸覺傳感陣列的曲面裝載幾何模型102
4.3柔性觸覺傳感陣列的曲面裝載力學建模104
4.3.1觸覺的曲面裝載力學解析模型104
4.3.2曲面裝載力學解析模型的求解方法110
4.4曲面裝載對觸覺傳感陣列檢測性能的影響112
4.4.1觸覺的變形計算與分析112
4.4.2觸覺的電容變化規律113
4.5本章小結114
第5章電容式柔性觸覺傳感陣列的微制造工藝與性能測試115
5.1引言115
5.2柔性觸覺傳感陣列的分層制造與集成封裝工藝設計116
5.3柔性觸覺傳感陣列的微制造工藝117
5.3.1柔性觸覺傳感陣列的電容極板微制造工藝117
5.3.2柔性觸覺傳感器微四稜錐臺介電層微制造工藝122
5.3.3柔性觸覺傳感陣列表面凸起制造工藝130
5.3.4柔性觸覺傳感陣列的集成封裝工藝131
5.4柔性觸覺傳感陣列的檢測原理及性能測試實驗133
5.4.1分布式柔性觸覺傳感陣列的檢測原理133
5.4.2柔性觸覺傳感陣列的實驗平臺構建139
5.4.3柔性觸覺傳感陣列的平面裝載下觸覺力的檢測性能測試142
5.4.4柔性觸覺傳感陣列的曲面裝載下觸覺力的檢測性能測試146
5.5柔性觸覺傳感陣列的假肢手裝載及抓取實驗150
5.5.1柔性觸覺傳感陣列的假肢手裝載150
5.5.2假肢手抓取物體過程中的觸覺力檢測實驗150
5.6本章小結153
第6章基於導電橡膠的柔性觸滑覺復合傳感陣列155
6.1引言155
6.2柔性觸滑覺復合傳感陣列的結構設計及測試原理156
6.2.1柔性觸滑覺復合傳感陣列的結構設計156
6.2.2三維觸覺力檢測原理157
6.2.3滑移檢測原理159
6.3柔性觸滑覺復合傳感陣列的微制造工藝162
6.3.1柔性觸滑覺復合傳感陣列的微制造工藝流程162
6.3.2柔性觸覺傳感陣列的樣機制作163
6.4柔性觸滑覺復合傳感陣列的性能測試165
6.4.1觸滑覺復合傳感陣列的性能測試標定165
6.4.2機器人手穿戴的抓取測試169
6.5本章小結184
第7章柔性觸覺傳感陣列的滑移檢測力學建模186
7.1引言186
7.2基於導電橡膠的柔性觸覺傳感陣列187
7.3柔性觸覺傳感陣列在初始滑移階段的力學建模188
7.3.1基於梁束理論的柔性觸覺的力學建模188
7.3.2柔性觸覺力學模型的仿真分析及誤差補償196
7.4柔性觸覺在整體滑動階段的力學建模205
7.4.1基於分形理論的物體表面重建方法206
7.4.2基於W-M函數準三維擴展的表面重建213
7.4.3基於梁束模型的觸覺在整體滑動階段的力學建模214
7.5本章小結220
第8章柔性觸覺傳感陣列的滑移檢測及物體表面識別應用221
8.1引言221
8.2基於柔性觸覺傳感陣列的滑移檢測方法與實驗221
8.2.1基於小波變換的滑移檢測方法221
8.2.2基於柔性觸覺傳感陣列滑移檢測仿真建模223
8.2.3柔性觸覺傳感陣列的制造及其滑移檢測實驗230
8.3基於柔性觸覺傳感陣列的物體表面識別方法與實驗241
8.3.1面向規則紋理表面的信息提取方法242
8.3.2基於神經網絡算法的表面材質分類方法249
8.4本章小結257
參考文獻259
索引276

本書繫統總結了作者課題組在分布式柔性觸覺傳感陣列的結構設計、力學建模、微制造工藝、測試技術及應用等方面的研究成果。全書共8章，第1章介紹了柔性觸覺傳感技術領域的發展歷程、研究現狀與發展趨勢，提出了柔性觸覺傳感技術方面存在的若干問題和挑戰；第24章詳細闡述了電容式柔性觸覺傳感陣列的結構設計與力學解析建模方法；第5章結合內嵌微四稜錐臺介電層的電容式柔性觸覺傳感陣列結構，介紹了觸覺傳感陣列的微制造工藝、性能測試及機器人手裝載的抓取操作應用；第6章提出了基於導電橡膠的柔性觸滑覺復合傳感陣列的結構設計，以用於物體抓取過程中的滑移與觸覺力檢測；第7章和第8章建立了柔性觸滑覺傳感陣列的束狀微梁滑移力學模型，分析了初始滑移和整體滑動階段傳感陣列與物體接觸區域的力學特性，並開展了滑移檢測與物體表面識別的應用研究。本書內容具有優選性、新穎性和實用性，對柔性觸覺傳感器設計與制造、傳感檢測技術等領域的科研和工程人等