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第１
９卷
第 ３期
传 感 技 术 学 报
ＣＨＩ Ｓ Ｊ ＲＮ Ｅ Ｏ ＮＤ Ｃ ＡＴ Ｓ
ＮＥ Ｅ ＯＵ ＡＬ ＯＦ Ｓ ＮＳ ＲＳ Ａ
Ａ ＴＵ ＯＲ
Ｖ １ １ Ｎ½ ３
０ ．９
．
２０
０ ６年 ６月
Ｊ½ ２０
½ ．０ ６
Ｒ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ Ｓ ½ ½ ½ Ｃ½ ½ ½½ ½ ½½½½½ ½ ½
½ ½ ½ ½ Ｎ½ Ｔ½ ½½ ½ ½½ ½½ ½Ｉ ½ ½½ ½½Ｒ½ ½ ½
ＱＩ Ｌ½ ＬＩＱ½ ½，ＳＵＮ ½ — ½
Ｎ ½， ½
Ｘ½ ½ ½ ½
（ ½½½½½½½ ½½ ½ ½ ＆ Ｓ ½ ½½Ｋ ½Ｌ ½½½ ½½ ½½ Ｍ½½½ ½Ｅ ½½½½ Ｃ½ ￣½
Ｏ ½ ½½ ½Ｔ½½½ ½
½ ½
½
½½ ½ ½ Ｉ ½ ½½Ｓ½½ ½½ ½½ ½ ½½ ， Ｔ½½ ½Ｕ½½½ ½ Ｃ½ ½ ½½４０ ３ ’Ｏ½ ½
½
½
½
½
½ ½½， ） ½ ½½ ００ ０
½½
½）
Ａ ½ ½ ½ ： ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ， ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½
½ ½½ ½ Ａ½½ ½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ，½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½，½ ½
½
½
½
½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½½ ½½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ Ｔ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½
½ ½½ ½½½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½ ．
½
½½ ½ ½ ½ ½½
½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½½， ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½½ ½
½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½
½
½
½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½
½
½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ．Ａ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ － ½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½
½
½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ —
½ ½
½
½½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½½
½½ ½ ½½½½ ½ ½ ½ ½ ½½，½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½½ ． Ａ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½
½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½½ ½½
½
½ ½½ ½ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ½½
½ ½ ½½ ．
½ ½
Ｋ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ；½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ；½ ½ ½
½ ½½ ½ ： ½ ½½ ½ ½ ½ ； ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ － ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½
½
½
ＥＥＡ０Ｃ： ２ ０Ｃ
７３
一
种 新 型 智 ½ 机 器 人 触 觉传 感 服装 的研 究
秦
岚，
李 青 ， 先 逵
孙
（
重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室 ，
重庆 ４ ０ ４ ）
０ ０ ４
摘 要 ：
触觉技术在机器人感觉系统中占有非常重要的地½，
同听觉、
视觉一样，
触觉是机器人感知外部世界信息的一种重
感服装模型 以及相应 的信 号处理和 采集显示 的½硬件 系统 ，
并通过实验取得 了 良½ 的效果 。
要手段 。文 中对智½机器人触觉传感服装 的理论模型进行 了详 细的论证 ， 出利 用导 电橡胶 的压 阻特 性 ， 计阵列式 触觉传
提
设
关 键词 ：
触觉传感器，
导电橡胶，
压阻特性，
阵列式
中图分 类号 ： Ｐ ½ ．
Ｔ ２ ２６
文献 标识码 ：
Ａ
文章编 号 ：½ ½ ９ （ Ｏ ６ Ｏ ＿８ ４½
½０ ６ ９ ２ ０ ）３０ ２ －４
触觉 技术 在 机 器 人感 觉 系统 中 占有 非 常 重 要
的地 ½ ， 是机器 人 获 取 环境 信 息 的 一 种 仅 次 于视
它
觉 的 重要知 觉½ 式 ， 机 器 人实 现 与 外 部 环境 直 接
是
有 的利用 Ｐ Ｆ膜 压 电效 应 获得 力 觉 信 息［ ， 的
ＶＤ
３有
½
利用 超 声 波［ 或 压力 引 起 电容 变 化 ， 有 利用 机 械
４
½
还
开关 、 波 导Ｉ 的等 等 方 案 ， 这些 方 案 中 ， 多 考
光
½
½
½
大
½用的关键媒介 。广义地说 ，
触觉包含接触觉 、
滑动
觉 、 觉 、 触物 材质 辨别 Ｅ 、 触面压 力分 布等 ，
热
接
１接
３
通
过触觉传感器可以获取接触物多种物理信息 ，
如接
触物 的外部 ½状 、 面粗 糙 度 和 纹路 、
表
温度 、 质 以
材
及接 触 面的压 力分 布 等 ， 觉 传感 系统 已经 成 为 新
触
型智 ½机器 人 的一个 重要 特征 。
迄 今 为止 提 出 的智 ½ 机器 人 触觉 传感 方 法 中 ，
收稿 日期 ：０ ５１－１
２ ０ －０３
基金项 目：
本研究项 目为教育部重点基金项 目（
重点 １４ ５ ）
０ １ ９
½者简介 ：
秦
李
虑将 触觉 传感 技术 应用 于机器 人 手部 、
指部 ，
有个 别
提案 用 于机 器 人手臂 关 节处 ［ 。 目前分 布 于机器 人
７
½
全 身的服 装 型触觉 传感 技术 ［的研 究在 ½内外½ 比
２
½
较少 ，
本文所研制的智½机器人触觉传感服装 ，
不仅
具有 高灵 敏 度和 大 面积 等 特 点 ， 可 以检 测接 触 物
还
与机器人身½相接触面 的外½½廓 和压力分布 ，
其
成 果可 望用 于智 ½机 器 人 的全 身 触 觉 传感 系统 ，
在
岚 （９ ６）男 ，
１ ６一 ， 博士 ， 授 ， 士生导师 ，
教
博
主要研 究方 向为精密测量与控制的理论 与方法 ，
光电传感 器与执行 器、
检 测 技 术 与 系统 ；
青 （ ９ ７）男 ， 士研究生 ，
１７一 ， 硕
主要研究方向为智½化光电检测技术及系统 、
传感器技术 、
信号采集及处理 ，
½ ½ ½ ½ １ ３ ＣＩ
½ ½ ½ ＠ ６ ．Ｏ Ｌ
½ ½
Ｔ
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第３
期
秦
岚，
李
青等 ：
一种 新型 智 ½机 器人 触 觉传 感服装 的研 究
８５
２
机器人 传感 技术 方面 取得 新 的突破 。
理想 的触觉 传 感 器 一般 有 以下 特点 ：
首先 其 核
心器 件敏 感单 元变 化明 显且 易于 检测 ， 积 小 ，
½
空间
对 导 电橡胶 ½ 加 压 力 时 ， 阻 值 Ｒ 也 随 之 变 化 ，
其
从
而 Ｒ上 所分 ½½ 的电压 发 生变 化 。在 图 １中 ，
状态
一
时 敏 感单 元 未 受 压力 ， 时 单 ½½ 积 导 电橡 胶 Ｒ
此
分辨率高；
其次检出的信号线性½ ，
频带½ ，
容易滤
除干扰 信号 ；
还有 敏感单 元 的制½ 工 艺简便 ， 本½
成
廉；
最后 就是便 于集 成 和阵列 化 ，
从而 得到 大面 积传
感 器 系统 。具 ½ 分 析传 感 器 的换 ½ 方式 ，
大致 可 以
分为 以下 几 类 ： 械 式 、 阻 式 ［ 、 电 式 ［ 、
机
压
８压
½
６ 电容
½
在 电路 中表现 为一 个 断 开 的开 关 ； 态 二 时 敏 感单
状
元 受 压力 Ｆ。此时 在 Ｒ 处读 出 电压 Ｖ１状 态 三时 敏
，
；
感 单 元受压 力 Ｆ２此 时在 Ｒ 处读 出 电压 。
，
式、
光电式 、
电磁式等 ；
其中压阻式传感器 由于具有
后续 信号 处理 电路 相 对 简单 、
对传 感 器 的封装 ½式
及工½ 环境 要求 较½ 、 于阵列 化 等优点 ，
易
目前被广
泛应 用 于大面积 触觉 传感 系统 。在 传感 器敏 感单元
的材料 选 择 方 面 ，
目前 ½ 用 较 多 的 有 Ｐ Ｆ膜 、
ＶＤ
导
电橡胶 、 电陶瓷、
压
多晶硅 电容等 。与 其它材料相
比， 电橡胶 由于 具 有 原 材 料 易 得 、 产 工 艺 较 简
导
生
单、
成本 较½ 和 电阻率调 节 范 围较 大 等优点 ，
已经 成
为应用 十分 广泛 的复合 材料 。由于本 文所研 究 的系
统是 大面积 触觉 传 感 系统 ， 且 又要 求 系统 具 有 柔
而
韧性且 接触 压力 大 小 可测 ， 合 目前 实 验 条 件 和性
综
½等 因素 ，
我们最 终选 用 了导 电橡胶 ， ½方式 采用
换
压阻 式 。
１ 未 受 力
２ 受 力Ｆ１
．
３ 受 力
图 １ 初 始 触 觉 信 息 采 集 电路 原 理 图
Ｒ — Ｒ½Ｖ／ Ｅ — ）
Ｋ （
Ｆ１一 １× Ｖ½
Ｆ２— ０
２× Ｖ２
Ｆ — Ｆ２ Ｆ１一 × Ｖ２ １× Ｖ１
一
一
（）
１
（）
２
（）
３
（）
４
由式 （） 以算 出 在受 压 力 情 况 下单 ½½ 积 导
１可
１ 智 ½ 机 器 人触 觉传 感服 装 系统 设 计
１ １ 导 电橡胶 的压 阻特 性及 其在传 感器 中的应用
．
在 普通 橡 胶 中通 过 特定 的工 艺 掺入 导 电 颗粒 ，
即导 电橡 胶 。这 种 复 合 材 料 既 具 有 一 般 橡 胶 的 弹
性，
又具 有金 属 的导 电性 。掺 入 导 电 颗粒 的浓 度 直
电橡胶电阻 Ｒ的值 ，
根据该值可 以从压阻 曲线中查
得 系数 ０； 由式 （ ） （） （ ）可 以算 出 电压 读 数
½再
２、３、４ ，
为 Ｖ 、 时接触物½加 于敏感单元 上的压力 Ｆ 、
Ｖ。
Ｆ
２以及 压力 的变 化 值 Ｆ ，
½ 即得 到 了触 觉 中最 重 要
的信 息— — 接触 面 的压 力 大小及 变 化情况 。由此 可
见，
单½ ½积 导 电橡胶 Ｒ½ 为 触 觉 传感 器 系统 中的
一
个敏 感单 元 ，
只需 要 简 单 的 电路 就 可 以把 传 感器
接决定 了导 电橡胶 的导 电率 ，
一般 来说 ， 电颗粒 浓
导
敏 感单 元上 所受 的 触觉 信 息 采 集 出来 ， 后 根 据 要
最
求 通过 图像 显示 的 方式再 现接 触面 各点 压力 大小 和
接 触物 的 外½½ 廓 。
１ ２ 机器 人服 装设 计 的基 本 要求 和具½ 研 制
．
度越大 ，
其电阻率越小 ，
也就是单½½积导电橡胶 的
电阻越 小 。而导 电橡胶 在不 同外 部条 件下 （
½用 力 、
温度 、
电压 、
磁场等 ） 现 出的一些 特殊 特性 ， 压阻
表
如
特性 和热 敏特性 等 ， 日益受 到 重 视 并被 广 泛 应 用
也
于相关 的科 学研 究 中 。
本 文 所 研 制 的智 ½ 机器 人 触 觉 传感 服 装 ， 有
具
大面 积 、
高灵敏 度 ， ½ 的 柔 韧 性 ， 冲击 时 不 易 损
较
受
坏、
耐磨损 ，
可像 缝 制普通 服装 一样 进 行剪 裁和缝 制
加工 ， 戴于 机器 人 身 上 ½感 知 外 力 及 接触 物外 ½
穿
½廓 ， 器人 服装 的触觉 分 辨率 可 以调节 等特 点 。
机
该触 觉传 感服 装 主½材 料 为 Ｐ
Ｂ塑料 薄 板 和导
电橡 胶 片 。该 服装 由上 下 电极板 、 垫 ½ 、 电橡胶
衬
导
导 电橡 胶 的压 阻 特性是 指单 ½½ 积 的导 电橡胶
电阻（
电阻 率 ） 外部 ½ 用 力 下 发 生 显 著 变 化 的性
在
质，
一般½导电橡胶所受的压力慢慢变大时 ，
其½积
随之 慢慢 变小 ，
等效 于 内部 导 电颗粒 的浓 度增 大 ，
从
而导 电橡 胶 的电 阻变 小 。通 过 实 验 分 析 可得 ， 电
导
橡胶 压阻 特性 曲线 在对数 坐标 系 中近似 地 以一 定 规
传感 点 阵和上 下 覆 盖 层 组 成 。上 下 电极 板 采 用 Ｐ
Ｂ
塑 料薄板 通 过化学 方法 镀 上 银 浆 制 ½ ， 据 前 期试
根
验，
此种 方式 可 以达到 薄而 均 匀 的效果 ， Ｐ
在 Ｂ塑料
律变化 ，
而且对于某一指定 的导电橡胶 ，
其压阻曲线
也 随之确 定 。本 文 的 研 究 就 是 基 于 导 电橡 胶 此 特
性 。如 图 １
所示 ， 为初 始 触 觉 信 息采 集 电路 原 理
即
图 ， 中虚线框 表示 单½ ½积 导 电橡 胶 电阻 Ｒ（ 压
其
其
阻 特性 曲线 以定 ）Ｒ½为参 考 电阻 ， 为稳压 直 流 电
， Ｋ
Ｅ
源 。由于 Ｅ的 电压 和 Ｒ½ 的 电阻 是恒 定 的 ，
Ｋ
½我 们
薄 板上 印刷 银浆 ， 层 牢 固且 耐 弯 折 。上 下 电 极板
镀
之 间用衬 垫 隔离 ，
½身 上 穿戴 着触 觉 传 感 服 的 机 器
人受到外力时，
上下 电极通过导 电橡胶单元触点导
通，
而且 导 电橡胶 的 电阻随 着外力 的变 化而 变化 ，
从
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８６
２
传
感
技
术
学
报
２０
０ ６丘
而可 计算 出接 触力 的大 小 ，
同时 由受 力 的 阵列 式 传
感点 ½ ½信息 可知 接触 物 的外部 ½廓 。
触觉 传 感 服装 具 ½ 制 ½方 法 如 图 ２所 示 ，
由五
层 构成 。由下而 上第 一 层 为普 通 布 ， 为 外层 的覆
½
盖保 护 层 ， 保护 第 二 层 的 电极 板 不 被 损 坏并 防止
可
短路 。第二 层 为下 电极 板 布 线 层 ， 将 传 感 器 阵列
是
的横 向 电路 用 银 浆 印 刷 在 Ｐ
Ｂ板 上 ， 后 将 选 用 ½
然
的导 电橡 胶 （ 电 颗 粒 为 玻 璃 球 镀 银 ） 割 为 半 径
导
切
３５½½ 的圆 单元 触 点 ， 将 这 些 单 元 触 点 用 环 氧
．
再
导 电胶粘接 在 下 电极 板 的各个 电极 上 。第 三 层是 ½
状衬 垫 ， ½孔 的 大小 间隔 和 ½垫厚 度 可 决 定 触 觉
其
反应 的灵 敏度 。需 要指 出 的是 由于导 电胶 的粘度 比
较小 ，
因此我们 选 择 ½孔 的 大 小 为半 径 ３ ６½½ 的
．
½覆盖保护层 ：½为外层
保护 层 的普 通 布
２ 下 电极 板 ：在 Ｐ
Ｂ板 Ｅ用
银 浆 印刷 电路
６ 阵列 触 点层 ：用 导 电橡
缝 制西 装 的方法 制½ 触觉 传感 服装 。针 对具 ½的机
器 人 先做½ 纸 型 ， 身 、 身各 两 片 ，
前
后
左右 各 １片 ，
共
６片 （ ３ ，
图 ）依纸 型 将前 述 各 层 材 料 剪 裁 ½ ， ６片
对
剪½ 的材 料分 别做 上 述 的 层 叠 加工 ，
然后 再 整 ½ 缝
合成衣。触觉传感服装在缝制时需特别小心 ，
因为
各敏感单元及 电极板上 的布线之间的距离½很近，
特别 注 意不要 出现短路 和 断路现 象 。另外 还要考 虑
各块 的 引 出接 头 的分 布 ， 之 便 于 与 后 端 的处 理 电
½
路 连接 且不 易折 断 。
图 ３ 传 感服 装 成 衣过 程
２ 触 觉 信 号 的 采 集及 后 续 处 理
触觉 传 感 服装 中触 觉 单 元数 目非 常 多 ，
所用 的
印刷 布线 同样 极 多 ，
若直 接 连接 到计算 机上 ，
则需 开
发带 有大 量输 入端 口的专 用 计算 机 板 卡 ，
显然 此 种
方式 是不 合适 的 ， 也 是本 文 信 号 处 理 的 特殊 性 之
这
胶 制成 ．粘接在 下电极板
上
５½状 衬垫层 ：用来隔断
上 下 电 极
３ 下 电 极板 ： 在Ｐ
Ｂ板 上 用
银 浆 印 刷 电路
４ 覆盖保护层 ：½为外
层保护层的普通 布
所在 。针 对这 种特 性 ， 文 提 出 了对 触 觉传 感 器 系
本
统 的 主½ 部分 采 用块 状 阵 列 式 ，
即把 整 个 触觉 服 装
分成 若 干个 阵列块 ， 图 ３所示 ，
如
然后 再对 每个 块传
感器 的 触觉信 号 进行 处 理 ， 后 将 得 到 的 所 有数 据
最
½ 一融合 后 显示 出来 。具 ½数 据处 理 的设计 如 图 ４
所示 ， 先 ，
首
我们将 每个 块 传感器 的行 列 引出线 接人
块传感器½
一
—
—
图 ２ 触 觉 传 感 服 装 的 分 层 结 构
圆孔 ， ½与下 电极 板 上 粘 接 的 圆单 元 触 点 一 一 对
½
应 ， 而很 ½ 的 限 制 了每个 单 元 触 点 在 Ｐ
从
Ｂ板 平 面
上 的滑动 ，
保证 了系统 的稳定性 ；
½垫厚 度经 实验选
定 为 ０８½½， 电橡 胶 的厚 度 为 ０ ７½½， 得 导
．
导
．
½
电橡 胶 与上 电极 板保 持 ０ １½½ 的 间隔 。通 过实 验
．
表明，
这样 可 以½ 触 点 的导 通 断 开 功 ½ 顺 利 实 现 。
第 四层 是上 电极 板 ，
该层 与下 电极 板相 似 ， 过在 每
不
个 单元触 点处 采用 了热 压鼓 泡技 术 ， 上 电极 向外
将
部 微微 凸 出 ，
目的是 更½ 的保 证 触 点 的导 通 断开 功
½，
避免 因为导 电橡 胶 与上 电极 板 的 间 隔太 近 而 自
行导 通 ，
产生伪 触觉 信 号 。第 五层 为普 通布 ，
该层 与
第一 层相 同 ， 赘 述 。最 后 将 以上 五层 依 次用 胶 水
不
粘接 在一 起 ，
同时 在 一侧 由两 个 电极 层 引 出 阵列 线
路 的接 头 ， 些接 头 用 ５ ３１ 线 头 引 出 。这 样 ，
这
４－０接
½受到 外力 ½用 时 ， 下 电极 板 通 过 嵌人 ½状 衬 垫
上
½
接 块器 － 信 Ｐ５
传½ 调 Ｃ９
感½ 路 号 Ｉ
多 理 －½
６
主
２
机
触
物
模
拟
电路
½
½
开
关
厂 ½
½ 显不
½
块传感器½
图 ４ 信 号采集及显示框 图
多路模 拟 开关 ，
通过 多路模 拟 开关进 行块 选 （
模拟 开
关 块选 信 号 由安 装 了 ＮＩ 司 的 Ｐ －２ ９ 功½ 采
公
ＣＩ ５ 多
６
集 卡 的 主机 产生 ）接 着将 选定 的块 传感 器 中每个传
，
层½眼中的导 电橡胶而导通 ， 电橡胶的电阻随之
导
变化 ， 通过前 文 所述 的采 集 电路 输 出触 觉 传 感 信
再
息。
感单元 的电压信号依次送人信 号调理 电路 ， 由主
再
机 控制 的 Ｐ Ｉ６５
Ｃ －２９将 已调 理 ½ 的 信 号 按 照 逐 行 扫
描 的 方 式 采集 到 主 机 中［ ， 后 将 得 到 的数 据 用 二
８最
½
维 坐标 系加 灰度 的 方式 显 示 出来 ， 而得 到接 触 物
从
的外½ ½廓 和接触 面压 力分 布 。½用 的开发 工具 为
为了制½适合各种½型的机器人服装 ，
用剪裁
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第 ３期
Ｌ½½ ＥＷ ７ ０。
ＶＩ
．
秦 岚 ，
李 青等 ：
一种 新型 智½机 器人 触 觉传感服 装 的研 究
８７
２
因素½响，
½得对整个系统精确标定的工½ 比较困
难，
因此 对 导 电橡 胶 的 压 阻特 性 和 触 觉传 感 服 装 的
实验 系统有 待进 一步 研究 。
参考 文献 ：
［ ½ Ｍ½½½ Ｋ ½ ½ Ｋ ½ ½ ½ ½ ½½ ， ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½
１
½½½ ½ ½ ， ½½ ½ ½ Ａ ½½ ½ Ｓ ½ ½ Ｔ ½ ½ ½ ， ½
½
Ｔ½½ ½ ½ ½
½½ ½ ½½½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½Ｔ½ —
Ｔ
．Ｔ½½½Ｆ ½ Ｄ½ ½½ ½½ ½ ½
½
½
½
½ Ｖ½
Ａ½ ½
单 个块 传 感 器信 息 采 集 电路 原 理 如 图 ５所 示 ，
其中Ｒ
为各路的参考 电压 ， ½
Ｒ 为导电橡胶 传感器
敏感单 元 ， 出端 测 出的 电压 变 化 反 映 了每 个 敏 感
引
单元 的阻值 变化 ，
由此 可 以得 到每 个 敏感 单 元 的触
觉信息 ，
也就是压力和½½信息。
½ ［ ／Ｉ Ｅ Ｉ½ Ｃ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ Ｒ ½ ½ ½ ½
½ Ｃ½ ／ Ｅ，½Ｌ ½ ½ ½ ½ ½ Ｉ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½
Ｅ
½
½½
Ｓ½ ½½½，０ ： ４ － ７ ０
½½
２ ０３ ３７ ４ ３ ５ ．
Ｐ ½ Ｚ½ ½ ½Ｃ½ ½ ½ ½ ， ½ ½½ Ｚ½ ½ ½
½ ½ ½ ， ½Ｈ ½½½½ ½ ½ Ｚ ½ ½ Ａ ½ ½½ ½
½
Ｆ½½½½ Ｆ½½
－
Ｂ ½ ½½½ Ｓ ½ ½ ½ Ｌ ½ ½ ½ ½½ ½Ｃ½ ½ ½½½
½ ½ Ｔ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ Ｃ½ ½ ½
½
½ Ｍ ½½½ ½ ½ ½½ ½
口½ Ｉ Ｅ ，０ ３ ２ ６－３ ３
． Ｅ ２０ ：３ ８ ７ ．
Ｅ
２
山 田阳磁 ，
西诚 治， 口尚宏 ，
水
黄声扬 ，
梅谷杨二．“ 的触觉 ４
动
一
午”½ ／ 第 １
［ ３ ／ ３回 日 口水 － 学会学 术讲演会 ， ９ ５
本
½
１９ ：
９ －４ ．
４１ ９ ２
Ｓ ½½ ½ Ａ½ ½ Ｈ ½ ½½ ½Ｓ ½ ½￣ Ｕ ½½ ½ ½½Ｅ½ ½½½ ½ ½
½½ ½ ½ ½
½ ½ ½½½
½½
½ ½
½½½ Ｔ½ ½ ½
½
Ｏ
Ｓ ½½ ½ ½½½Ｌ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ［ ／
½ ½½½½Ｃ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ Ｃ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ／
½ ½
½ ½ ½
½ ½ ½
Ｉ
ＥＥＥ ½ ½½ ½½ ½Ｃ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½½．
Ｉ ½ ½ ½½½ ½ ½ Ｌ ½ ½ Ｒ½ ½ ½ ½ ½ Ａ½ ½ ½
￣
½
½
１ ９ ２ ３ － ５ ３
９ ４： ５ ６ ２ ４ ．
图 ５ 块传 感 器 电路 原理 图
３ 结
论
Ｏ½
½½Ｍ ，Ｍ½½ ½
½½ ½Ｙ ，Ｔ½ ½ ½ ½Ｓ，Ｋ½½½ ½
½ ½ ½
½ ½ ½½Ｏ ，½ Ｉ½½ ½
½½ ½½ ½
½
Ｈ ．Ａ ½½Ａ ½½Ｏ½ ½½ ½½ ½ ½½（
Ｔ½ ½ － ½ ½½ ½Ｔ½ ½½ Ｓ ½
½½
ＦＥＭ ½ ½ ½Ａ½
½
Ｃ ½½ ½—
本文 对基 于导 电橡胶 的智 ½机 器人触 觉传 感服
装整 ½结 构 以及 敏感 单元 的空 间设计 进行 了深 入 的
研究 论证 ，
所制 成 的类 似 皮革 衣 服 的 “ 觉 服 装 ”
触
通
过 实验可 以应 用 于 多种 场 合 ， 得 了 良½ 的 效 果 。
取
½是 ，
由于加 工工艺 方 面的 困难 ，
目前的单 个触 觉 敏
感 单元 的面 积 比较 大 ，
因此 需 要 继 续研 究 合 适 的 工
艺 来减 小敏感 单元 的 面积 ， 高触 觉系 统的分 辨率 ；
提
另 外 由于导 电橡 胶 的压 阻特 性会 受 到 温度 、
电场 等
½½ ½ ½ ½ Ｓ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ Ｕ ½½ ½ ½Ｓ½ ½ Ｔ½ ½½
½½ ½
½ ½½ Ｅ½ ½½ ½½ ½ ½ Ｌ½ ½ － ½½ ½½
½
½
½
½ ½ ） Ｃ ／½Ｅ
Ｓ½ ½ ［ ½／ Ｅ ，½½½½½½Ｃ ½ ½½½½ ½ ½ ½
½
Ｉ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½ Ｒ ½ ½
½ ½
½
½ ½
½ ½ Ａ½½½½½½， ９ ５： １ －２ ．
½ ½
½½ １ ９ ８ ７８ ４
Ｋ½½½
½½ ½Ｇ Ｍ ½½ ½ Ｒ ½½ ½ ½½½Ｓ½ ½ ½½ ½Ｐ½
½½½
½ ½ ½½½ Ｋ Ｔ ½½ ½ ½ Ｂ ½½½ ½－
½
½
½½ ½½ ½ ½½ ［ ½ Ｉ Ｅ ½ ½ Ｊ ½½ ½２ ０ ， （ ）
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ Ｊ ． Ｅ Ｅ Ｓ ½ ½ ½ ½½， ０４ ４ ５ ：
½½Ｒ½ ½
½ ½
６ １ ６ ７
９ —９ ．
刘少强 ，
黄惟一 ，
王爱 民，
宋爱 ½．
机器人触觉 传感技 术研 发 的
历史现状与趋势口½ 机器人 ， ０ ２ ７ ２ （ ）３ ２３ ６
．
２ ０ ， ，４４ ： ６—６ ．
½志增 ， 坪． 器人感觉与多信息融合［ ．
蒋静
机
Ｍ½ 机械工业 出版
社 ，０ ２ ６ ４２ ．
２０ ： １—３
（
上接 第 ８ ０页）
２
在实验 过程 中振 膜与测 量光 纤端 面之 间的距 离
为 ０ ５½½，
． Ｄ 扬声 器 与 电路 部 分 用 长 为 ５½ 的光 纤
＿
相连 接 ， 光纤 声 传感 器 相 互 隔 开 。实 验 时将 探 头
与
接上 音箱 之后 即可 听到清 楚的 声音 。
参 考文 献 ：
［½ 徐海英 ，
１
蒋永梁 ，
王½ ， ，
刘英 高杰 ，
吴宗 汉．
光纤麦 克风传感探
头的设计研究［½ 传感器学报 ，０ ４ １ （ ）
½，
２ ０ ，７ ４ ．
［½ 蒋永梁 ，
２
徐海英 ，
黄晋竹．
光纤 麦克 风的理论和实验研究［ ½传
Ｊ，
感器学报 ，０ ４ １ （ ）
２ ０ ，７ ４ ．
４ 结
论
［½ Ｇ ½ ½½ Ａ Ｆ½½ ½ ½ ½ ½ ½½Ｊ．Ｓ½ ½½ ½ ½
３
½½ ½ － ½ ½ ½½［½ ½ ½ ½ Ａ ½ —
½
½ ½ ½ Ｍ½½
½ ½
½
本 文设 计 的 Ｙ 型 光纤 麦 克 风 ，采用 Ｙ 型 耦 合
½ ½ ，１ ９ ： ５ ２ ．
½½ Ａ
½
９ １ ２ — ７
器的单纤探头 。其优点是 ，
探头的结构简单 ，
容易制
½；
其缺点是光 功率损耗大 ， 敏度 比双纤结构 的
灵
½，
而且增 加 了½ 用 耦合 器 的附 加 成 本 。 由测 试 结
果 可 以看 出 ， 计 的实 验 型光 纤麦 克风 系 统 的 响应
设
特性 比较 ½ 。另 外还 可 以改 用硅 ＭＥ
ＭＳ薄 膜½ 为
反 射膜 ，
硅膜振 动 的线 性 和 敏感 度 ½ 要 比聚 酯 薄膜
½得多，
这样 光纤声 传感 器½ 频 响应 会得 到 改善 ，
而
高频 响应也会 变得 更½ 。这样 可 以实现 更½性 ½ 的
［½ Ｇ ½½ ½Ｄ ½½＆ Ｍ½ ½ ½½ ½½½½½½ ½½ ½½
４
½½ ½ ½½
½
½
½ ½ ½ ½ ½½½ ½½ ½ ½ ½ ½—
½
½
½
½
½ — ½½ ½ ½
½ ½½ Ｊ．Ｓ ½ ½ ８ Ａ ½½ ½， ９ ９ ７ ： ５—６ ．
½ ½ ［½ ½ ½ ½ Ｌ ½ ½ ½ １ ９ ，５ ２ ７ ８
½ ½ ½
２
［ ３ ½ ½Ｈ Ｌ ½½½ ½ ½
５ Ｇ ½ ½８ Ｃ ½ ½ Ｄ ½½ ½ ½ ½½ ½½ Ｄ ½ —
Ｆ ½ Ｗ． ½ ½
½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ． ½
Ｒ
½ ½
½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ Ｒ½ ½ ½ ½ ½½½½ ½ ½ ½½ ½
½½ Ｌ½ ½ ½ Ｄ½ ½
½
½ ½ ½Ｆ½½ － ½½ Ｌ ½ ½Ｓ
½
½
½½
［½ Ｅ Ｅ １ ９．
Ｊ．Ｉ Ｅ ， ９ １
［ ３ 苑立波．反射式光纤复合压力计 的补偿机 理［ ½光 通信技术 ，
６
Ｊ．
１ ９ ， ９ １ ：６８ ．
９ ５ １ （ ） ５ － ２
［ ３ 吕海宝 ， 勇，
７
杨华
徐涛．反射式 强度型光纤 传感器 的研 究 ［½
Ｊ，
２ ０， （ ： ５
００ ７ ４） ５ ．
实验型光纤传声器。
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