电容式三维力触觉传感器的设计与解耦研究

机械手抓取过程中,通过触觉信息的感知调整抓握力以实现高效安全的抓取具有重要的应用价值。因此,提出一种电容式指尖三维力触觉传感器,通过多电极设计、信号采集控制系统的搭建,实现三维力的测量,以计算出较为准确的握力,为机械手提供科学的抓取策略。该传感器由四层结构组成:将PDMS材料用作接触层的材料,采用PI(聚酰亚胺)作为电容极板的材料,中间介电层为2%CNTS+PDMS。通过搭建多通道电容系统采集输出电容,以实现三维力的测量。结果表明,该传感器具有灵敏度高、线性度好、重复性较好的优点,x轴方向的灵敏度为7.9589 pF/N,y轴方向的灵敏度为7.0908 pF/N,z轴方向的灵敏度为12.7209 pF/N。此传感器的成功制备,推动了三维力传感器在机器人方面的应用与发展。