基于CTD的热觉传感器和热传导模型

作     者：马天成 张浩龙 白云飞 田俊豪 张旻 Ma Tiancheng;Zhang Haolong;Bai Yunfei;Tian Junhao;Zhang Min

作者机构：清华大学深圳国际研究生院深圳518055 

基　　金：深圳市高等院校稳定资助重点项目(WDZC20200817152115001)资助 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2023年第44卷第5期

页      码：223-231页

摘      要：人体皮肤含有丰富的感知受体,通过触摸可以识别不同物质,柔性热觉传感器能够模拟人体皮肤的结构和功能,实现智能机器人、智能传感应用。设计了一种基于恒定温差法(CTD)的柔性热觉传感器,由金属电极与柔性聚合物薄膜结构组成,结合机器手指触摸识别应用,建立了“加热-接触”传热模型,考虑了传感器、物体、机器手指的几何特征,采用数值拉氏逆变换算法进行求解。通过有限元仿真和热觉感知实验进行了验证,设计了CTD工作模式的调理电路,通过PID算法实现闭环温差控制,引入卡尔曼滤波抑制扰动,温控相对误差在3.0%以内,实现了11种具有不同热属性的材料的识别。该柔性系统在机器人感知、可穿戴电子、虚拟现实等领域具有应用潜力。

主 题 词：热觉传感器 传热建模 PID控制 卡尔曼滤波 

学科分类：0809[工学-计算机类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0811[工学-水利类] 081102[081102] 

核心收录：

D　O　I：10.19650/j.cnki.cjsi.J2311107

馆 藏 号：203122697...