Disciplina: Tehnică
Tipul locului de muncă: Rezumat
Subiect: senzori tactili
Aspectul senzorilor tactili destinat recunoașterii geometrice a obiectelor din spațiul din jur se datorează dezvoltării roboticii.
Tendința principală în crearea senzorilor tactili este redarea
proprietățile tactile ale pielii umane. Această tendință este mult mai satisfăcută de dispozitive tactile de tip matrice, deoarece fiecare celulă a matricei,
care este un senzor de forță microelectronic (sau deformare, cuplu), oferă informații specifice și toate împreună permit să se formeze o imagine holistică a formei obiectului.
Proiectarea și dezvoltarea tehnologică a senzorilor tactili sunt în stadiul inițial de dezvoltare, nu au fost încă elaborate cerințe tehnice și o listă a acestora nu a fost determinată
Cercetătorii de la Universitatea din Cleveland (SUA) consideră că un senzor tactil modern pentru un robot ar trebui să aibă astfel de proprietăți. mare
sensibilitatea, abilitatea de a percepe presiunea (forța), transformă-o în semnale electrice, permițând determinarea formei și materialului obiectului, adică recunoașterea imaginilor;
rezoluție spațială mare corespunzătoare sensibilității degetelor umane (rezoluție spațială a pielii umane 2 mm); adecvat
bune caracteristici liniare
(numai abaterile compensate prin prelucrarea semnalelor pe un computer sunt permise); nespecifică histereză; rezistență la supraîncărcare și condiții grele de lucru; dimensiuni mici și
greutate; cost redus.
Acest lucru se poate realiza prin utilizarea în dezvoltarea și producerea de senzori tactili ai tehnologiei microelectronice solide,
care are posibilități largi de miniaturizare și formare a instrumentelor de procesare a semnalelor pe un singur cip cu element de detectare (CHE), cum ar fi un senzor creat de specialiști
Senzorii tactili pe circuite integrate care utilizează ceramică siliconică, cuarț și policristalină pot furniza măsurători în intervalul 0,01-40 N (adică
intervalul dinamic este de 4000: 1). O atenție deosebită a fost acordată senzorilor de siliciu datorită densității mari a celulelor din matricea CE, fiabilitate, scăzută
histerezis, rezistenta si cost redus.
Cercetătorii de la Universitatea Stanford au propus o bandă flexibilă cu o grosime de 200-400 de microni pentru formarea senzorilor tactili ChE. Pe un substrat de poliamidă
există cristale de siliciu, fiecare dintre ele formând un circuit integrat. "Islets" de cristale sunt legate de conductorii de aur, depozitați prin fotolitografie. senzori
cu un CHE realizat dintr-o astfel de bandă de siliciu, oferă o măsurătoare de "atingere" în intervalul 0-40 000 Pa cu o sensibilitate de 67 Pa. Într-un interval mai restrâns de 5000-7000 Pa, sensibilitatea poate fi mărită
Diferite materiale, de exemplu fibrele de carbon (grafit), sunt utilizate pentru realizarea CE a senzorilor piezorezistenți tactili. Grinzi de câteva mii
fibrele se caracterizează prin rezistență ridicată la tracțiune, conductivitate electrică și flexibilitate. Cu o selecție adecvată a dimensiunilor fasciculului și substratului, elementele pot suporta presiunea
de la 1 Pa și zeci de megapascali. Ele sunt simple de fabricat și relativ ieftine.
Se utilizează de asemenea un elastomer electric conductiv pe bază de cauciuc siliconic cu umplutură (grafit, funingine, pulbere fină metalică).
Conductivitatea electrică anizotropă a elastomerilor face posibilă variația conductivității
calea și localizarea contactelor dintre electrozii. Dezavantajele unor astfel de CHE sunt susceptibilitatea la zgomot electric, neliniaritate, histerezis semnificativ,
sensibilitate scăzută cu eroare semnificativă, viteză redusă, prag de oboseală destul de scăzut.
Utilizarea fibrelor de carbon și a elastomerilor de silicon contribuie la miniaturizarea senzorilor piezorezistenți, făcând tehnologia fabricării lor comparabilă cu
tehnologia de fabricare a circuitelor integrate. Aceste senzori sunt proiectate pentru o gamă largă de măsurători și permit supraîncărcări semnificative.
Pentru fabricarea membranelor din cauciuc cu relief de configurație complexă și profil geometric precis, s-au utilizat matrițe de siliciu,
realizate prin gravare. Utilizarea unor astfel de membrane a îmbunătățit semnificativ precizia senzorilor tactili.
Senzori tactili piezorezistenți cu elemente sensibile la matrice sunt dezvoltate de diverse laboratoare din SUA (
Laboratorul de Propulsie Jet, Laboratorul de Inteligență Artificială MJT)
Laboratorul de Automatizare și Analiza Sistemelor).
Cercetătorii iugoslavi și francezi lucrează la un proiect comun pentru a crea un braț de robot, pe care un senzor cu CHE de la conductă electrică
cauciuc, acoperit cu un strat subțire de vopsea.
Barrity Wright Corp.
(USA) a lansat recent două elastomer senzor rezistiv - dimensiune 10x20 mm, cu o matrice 8x16 de celule și dimensiunea de 40x40 mm 16x16 mm cu o matrice de celule.
Împreună cu Universitatea din Tokyo, compania
Yokohama Rubber Co
(Japonia) a dezvoltat un senzor realizat din cauciuc electric conductiv cu o grosime mai mică de 1 mm. Dimensiunile CHE cu trei straturi sunt 4x4 sau 8x8 mm. Senzorul captează puterea și locația aplicației sale. ea
este montat pe o companie creată de robot, care operează cu piese care cântăresc de la 30 g la mai multe kilograme.
La Universitatea Warwick (SUA), a fost construit un senzor tactil bazat pe CHE din fibre de carbon aplicat pentru elasticitate pe o bandă flexibilă.
Intersecția arbitrară a fibrelor oferă o schimbare a rezistenței pe o gamă largă, dar regularitatea acestei schimbări sub influența presiunii de la zero la maxim nu
Un senzor tactil cu piezoresistori izolați din mediul înconjurător a fost dezvoltat la Universitatea din Pennsylvania (SUA), ceea ce a sporit stabilitatea
senzor în timp, reduce scăderea de zero, crește rezistența la solicitări electrostatice.
Materialul pentru senzorii piezoelectrici este polimeri, de exemplu fluorură de poliviniliden-2 (
care au proprietăți mecanice și chimice bune. Deoarece deformarea acestor materiale sub presiune este neglijabilă, pentru a obține spațiu
rezoluție, comparabilă cu susceptibilitatea degetelor umane, CHE este instalat pe un substrat de polimer elastic. Poate fi montat atat pe plan, cat si pe
suprafața unei configurații complexe. Domeniul de măsurare al senzorilor piezoelectrici este destul de larg, cu tensiuni de compresiune admise de 80 MPa pentru materialele de CHE, tensiuni de tracțiune de 50
La Universitatea din Pisa (Italia), un senzor piezoelectric, format dintr-un strat
pe un strat flexibil de vopsea rezistentă, rezistența căreia este stabilizată la 37 ° C. Diferența de absorbție a căldurii de către ambele straturi identifică diferite materiale de la
care sunt obiecte făcute. Linearitatea senzorului este de 1%. Trebuie menționat faptul că introducerea celui de-al doilea strat cauzează o creștere a histerezisului.
În ciuda nedorite în multe cazuri, sensibilitatea la temperatură, cercetătorii Pisan.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: