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用于纹理识别与重建的铁镓合金触须传感器阵列
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作者 翁玲 罗旭 +2 位作者 齐芳芳 李卓林 刘凯乐 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期966-975,共10页
受动物触须传感机制的启发,结合铁镓合金(Galfenol)对物体表面纹理高度信息的优良感知能力,设计制作一种铁镓合金触须传感器单元,并将其集成为4×2阵列。基于力学、电磁学理论和压磁方程建立了传感器单元输出电压模型,描述了输出电... 受动物触须传感机制的启发,结合铁镓合金(Galfenol)对物体表面纹理高度信息的优良感知能力,设计制作一种铁镓合金触须传感器单元,并将其集成为4×2阵列。基于力学、电磁学理论和压磁方程建立了传感器单元输出电压模型,描述了输出电压与物体表面纹理高度的关系。实验测试了传感器单元的静态和动态特性。设计的传感器单元能够检测物体表面0.01~1.6 mm纹理高度变化,灵敏度为243.3 mV/mm,且具有较快的响应时间(26 ms)和恢复时间(25 ms)。将传感器单元与阵列装载在机械手上滑过具有不同纹理的样品表面,利用输出电压波形可识别与重建样品表面纹理。结果表明,设计的传感器阵列能够高精度地感知物体表面纹理信息,进而指导机械手调整操作策略,完善人机交互过程。 展开更多
关键词 铁镓合金 触须传感器 纹理识别 纹理重建
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基于液态金属型摩擦纳米发电的水下仿生触须传感器
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作者 李原正 王天润 +3 位作者 关堂镇 徐鹏 王昊 徐敏义 《水下无人系统学报》 2024年第5期794-800,共7页
为了提升水下机器人的机动性和适应性,增强其感知周围环境的能力是必要的。受动物触须的毛囊结构启发,文中将液态金属与摩擦纳米发电机相结合,提出了一种基于液态金属的摩擦电触须传感器(LTWS),在浑浊度高、视距低的水下环境中作为水下... 为了提升水下机器人的机动性和适应性,增强其感知周围环境的能力是必要的。受动物触须的毛囊结构启发,文中将液态金属与摩擦纳米发电机相结合,提出了一种基于液态金属的摩擦电触须传感器(LTWS),在浑浊度高、视距低的水下环境中作为水下机器人光学与声学感知技术的补充,提升水下机器人的信息感知能力。LTWS主要由碳纤维材料触须、硅胶囊套、触发器、记忆合金弹簧、传感单元及基座组成,碳纤维触须的细微偏转会驱动触发器靠近并挤压对应方向的传感单元,进而产生电信号。LTWS的感知信号与触须横向位移呈线性关系,灵敏度可达7.9 mV/mm,且触碰频率对输出信号的影响较小。LTWS丰富了水下机器人的感知手段,为实现海洋信息感知提供了新的思路。 展开更多
关键词 液态金属 摩擦纳米发电机 水下机器人 仿生触须 触觉传感器
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Gas Sensing Characteristics of SnO_2 Whiskers Prepared from SNC_2O_4
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作者 Ki-Won Kim Pyeong-Seok Cho +1 位作者 Jong-Heun Lee Seong-Hyeon Hong 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第A03期100-103,共4页
SnO_2 whiskers were prepared from the decomposition of whisker-like SnC_2O_4,which was precipitated by a reaction between an aqueous SnCl_2 and oxalic acid solution at high solution temperatures (80℃).After the decom... SnO_2 whiskers were prepared from the decomposition of whisker-like SnC_2O_4,which was precipitated by a reaction between an aqueous SnCl_2 and oxalic acid solution at high solution temperatures (80℃).After the decomposition of SnC_2O_4 at 450℃,SnO_2 whiskers containing both of rutile and metastable orthorhombic phases were obtained with the content of the orthorhombic phase decreasing with increasing heat-treatment temperature and time.The effect of orthorhombic phase upon CO gas sensitivity was investigated by measuring the evolution of the primary particle size and the CO sensitivity with repeating heat treatment at 450℃.The 50μg/g CO sensitivity increased with decreasing concentration of the orthorhombic phase despite particle coarsening,which suggests that the orthorhombic phase is detrimental to the CO gas sensitivity. 展开更多
关键词 SNO2 whisker orthorhombic phase gas sensor SnC2O4
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Gas Sensing Properties of ZnO Tetrapod-Like Whiskers Prepared by Hydrothermal Process
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作者 Jiaqiang Xu Yuping Chen +1 位作者 Huanxin Wang Jianian Shen 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第A03期185-187,共3页
ZnO tetrapod-like whiskers were prepared through a hydrothermal process using zinc powder as raw material.Its microstructure and morphology were characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron micro... ZnO tetrapod-like whiskers were prepared through a hydrothermal process using zinc powder as raw material.Its microstructure and morphology were characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The XRD results showed that the crystal structure of as-obtained sample can be indexed to hexagonal wurtzite ZnO.TEM results revealed that the ZnO sample took on tetrapod-like whisker shape.The gas sensors were prepared with the traditional sintering process and their gas sensitivities were detected.The test results of gas sensitivity showed that the sensors based on ZnO tetrapod-like whiskers are very sensitive to dilute ethanol vapor and H_2S.The relatively high sensitivity and selectivity of these sensors made from ZnO tetrapod-like whiskers demonstrated the potential for developing a new class of selective ethanol sensors. 展开更多
关键词 hydrothermal process gas sensor zinc oxide whisker
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机器人触须传感器的设计 被引量:16
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作者 谷安 谢清华 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第6期83-84,88,共3页
提出了一种利用触须来识别物体表面轮廓的新方法。传感器采用了二维PSD作为敏感元件,实时地测量由于与物体接触在触须根部所产生的微小位移量。介绍了机器人触须传感器具体的结构及工作原理。由实验数据可知,触须根部位移量的大小与接... 提出了一种利用触须来识别物体表面轮廓的新方法。传感器采用了二维PSD作为敏感元件,实时地测量由于与物体接触在触须根部所产生的微小位移量。介绍了机器人触须传感器具体的结构及工作原理。由实验数据可知,触须根部位移量的大小与接触的距离成反比,且距离越近位移量变化的速度越快。由此可获得待测物体的位置、距离、角度等信息。 展开更多
关键词 机器人 触须传感器 结构设计
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一种感应式仿生触须传感器 被引量:3
6
作者 杨忠 樊琼剑 钟亮 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第2期49-52,共4页
为模仿动物触须对环境的敏锐感知能力,设计了一种感应式仿生触须传感器,并开展实验研究。该传感器以线性霍尔为敏感元件,以细不锈钢丝为触须材料并固定小磁钢,用以测量作用在触须尖端的刺激作用。讨论了触须传感器的工作原理,分析了传... 为模仿动物触须对环境的敏锐感知能力,设计了一种感应式仿生触须传感器,并开展实验研究。该传感器以线性霍尔为敏感元件,以细不锈钢丝为触须材料并固定小磁钢,用以测量作用在触须尖端的刺激作用。讨论了触须传感器的工作原理,分析了传感器特性。试验表明:该传感器具有良好的静态与动态性能,且输出能充分反映被扫描物体的形状、尺寸和表面特征,可用于物体形态与表面纹理的有效识别和机器人自主避障。 展开更多
关键词 仿生 触须 传感器 霍尔元件
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基于新型触须传感器的外形检测 被引量:4
7
作者 谢清华 谷安 王梦珂 《自动化仪表》 CAS 2007年第2期68-70,共3页
啮齿类动物利用触须能够很好地识别外部对象的轮廓,为移动机器人识别被测物体提供了新的思路。借鉴啮齿动物触须的毛囊结构,设计了一种新型触须传感器,传感器采用二维PSD作为敏感元件。此传感器安装在移动机器人上,通过测量触须根部产... 啮齿类动物利用触须能够很好地识别外部对象的轮廓,为移动机器人识别被测物体提供了新的思路。借鉴啮齿动物触须的毛囊结构,设计了一种新型触须传感器,传感器采用二维PSD作为敏感元件。此传感器安装在移动机器人上,通过测量触须根部产生的微小位移量,来识别被测物体的外形轮廓。完成了圆柱体和棱柱体样件的对比实验,证明利用该触须传感器移动机器人能够识别出外部对象的轮廓。 展开更多
关键词 机器人 触须传感器 轮廓检测
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基于触须传感器的移动机器人纹理识别 被引量:3
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作者 谷安 方志军 杨忠 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第10期76-78,85,共4页
啮齿类动物能够通过触须获得外部信息以适应环境。利用自行设计的基于位置敏感探测器(PSD)的触须传感器,移动机器人的触须扫描不同的纹理表面获得纹理信息,并利用M atlab对获得的实验数据进行时频域的分析,实现对象纹理特征的识别,表明... 啮齿类动物能够通过触须获得外部信息以适应环境。利用自行设计的基于位置敏感探测器(PSD)的触须传感器,移动机器人的触须扫描不同的纹理表面获得纹理信息,并利用M atlab对获得的实验数据进行时频域的分析,实现对象纹理特征的识别,表明触须传感器能够有效识别不同的纹理表面,为移动机器人的智能化应用提供了新的途径。 展开更多
关键词 移动机器人 触须传感器 纹理识别 时频分析
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基于触须传感器的风速测量研究 被引量:3
9
作者 项甫根 谷安 章勇 《自动化仪表》 CAS 2008年第9期47-49,共3页
动物触须能够很好地感知外部环境,包括气流的信息。借鉴动物触须系统,用PSD作为位置检测元件设计了触须传感器以弥补现有风速测量装置存在的不足,并将其用于风速测量实验。将触须传感器置于不同强度以及不同方向的风速场中进行实验,结... 动物触须能够很好地感知外部环境,包括气流的信息。借鉴动物触须系统,用PSD作为位置检测元件设计了触须传感器以弥补现有风速测量装置存在的不足,并将其用于风速测量实验。将触须传感器置于不同强度以及不同方向的风速场中进行实验,结果表明,触须传感器不仅能够很好地测量风速的大小,而且在测量风速方向方面也具有很好的效果。 展开更多
关键词 风速 风速方向 测量 触须 传感器 PSD 风洞
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电容式仿生触须传感器的设计与试验 被引量:2
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作者 杨忠 樊琼剑 陈卫 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第11期93-96,共4页
为模拟动物触须所具有的非常敏锐的环境感知能力,设计了一种电容式仿生触须传感器并开展试验研究。该传感器以电容式微音器为敏感元件,以光纤为触须材料,用以测量作用在触须尖端的微弱刺激信号。讨论了触须传感器的工作原理,进行了传感... 为模拟动物触须所具有的非常敏锐的环境感知能力,设计了一种电容式仿生触须传感器并开展试验研究。该传感器以电容式微音器为敏感元件,以光纤为触须材料,用以测量作用在触须尖端的微弱刺激信号。讨论了触须传感器的工作原理,进行了传感器结构和信号调理电路设计,分析了传感器特性。试验研究表明:该仿生触须传感器具有良好的重复性、静态特性和线性度,能充分反映被扫描物体的表面特征,可用于物体形态和表面纹理的有效识别及机器人自主运动避障。 展开更多
关键词 仿生 触须 传感器 驻极体
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物体轮廓识别算法的应用研究 被引量:3
11
作者 郑汉卿 谷安 +1 位作者 李明义 程向东 《自动化技术与应用》 2016年第1期106-110,共5页
啮齿类动物通过触须获取物体轮廓的信息,通过对物体的截面进行扫描,在大脑中整合所有触须信号,重构物体的轮廓特征。基于这一原理开展了触须传感器物体识别的研究,通过分析直线,圆,椭圆的斜率和特征方程设计了一种轮廓识别算法,以识别... 啮齿类动物通过触须获取物体轮廓的信息,通过对物体的截面进行扫描,在大脑中整合所有触须信号,重构物体的轮廓特征。基于这一原理开展了触须传感器物体识别的研究,通过分析直线,圆,椭圆的斜率和特征方程设计了一种轮廓识别算法,以识别具有不同截面的对象。采用Matlab软件进行算法设计,并通过实验验证了其可行性。 展开更多
关键词 触须传感器 轮廓识别 算法设计 MATLAB
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机器人触须传感器的研究及应用 被引量:3
12
作者 李明义 谷安 郑汉卿 《自动化技术与应用》 2015年第9期44-47,共4页
啮齿类动物能够利用触须实现物体识别和避障,为此设计了一种柔性触须传感器。触须传感器利用位置探测器PSD作为传感元件,输出信号经调理电路转换成电压信号。触须传感器标定实验建立了光点位移与输出电信号之间的函数关系。利用传感器... 啮齿类动物能够利用触须实现物体识别和避障,为此设计了一种柔性触须传感器。触须传感器利用位置探测器PSD作为传感元件,输出信号经调理电路转换成电压信号。触须传感器标定实验建立了光点位移与输出电信号之间的函数关系。利用传感器扫描物体,输出信号传送给计算机进行分析处理,计算出接触点的位置,实现物体轮廓的重建。实验证明了该方法具有可行性。 展开更多
关键词 移动机器人 触须传感器 PSD 轮廓识别
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基于PSD的机器人触须传感器系统 被引量:2
13
作者 谢清华 谷安 但春华 《机电一体化》 2007年第2期64-67,共4页
提出了一种新型机器人触须传感器。它基于啮齿类动物触须的工作机制,以PSD为敏感元件,测量触须接触物体时根部产生的微小位移量。在PSD信号处理上,提出了以软件算法代替信号调理电路中的四则运算部分,有效地提高了系统的精度和稳定性。... 提出了一种新型机器人触须传感器。它基于啮齿类动物触须的工作机制,以PSD为敏感元件,测量触须接触物体时根部产生的微小位移量。在PSD信号处理上,提出了以软件算法代替信号调理电路中的四则运算部分,有效地提高了系统的精度和稳定性。实验结果表明:触须根部位移量的大小与接触物的距离成反比,而两者的方向角越小位移量变化就越快,由此可以获得接触物的位置信息。 展开更多
关键词 机器人 触须传感器 PSD 软件算法
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基于PSD的仿生触须传感器的研究及应用 被引量:2
14
作者 李明义 谷安 郑汉卿 《自动化与仪器仪表》 2014年第11期111-113,共3页
啮齿类动物能够利用触须实现物体识别和避障,为此设计了一种柔性触须传感器。建立了触须传感器的力学模型,推导出了计算触须接触距离的公式。触须传感器利用位置探测器PSD作为传感元件,输出信号经调理电路转换成电压信号。完成了触须传... 啮齿类动物能够利用触须实现物体识别和避障,为此设计了一种柔性触须传感器。建立了触须传感器的力学模型,推导出了计算触须接触距离的公式。触须传感器利用位置探测器PSD作为传感元件,输出信号经调理电路转换成电压信号。完成了触须传感器的标定实验,建立了光点位移与输出电信号之间的函数关系。利用传感器扫描物体,输出信号传送给计算机进行分析处理,计算出接触点的位置,实现物体轮廓的重建。实验证明了该方法具有可行性。 展开更多
关键词 移动机器人 触须传感器 PSD 力学模型 轮廓识别
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基于动物胡须特征的触觉传感器 被引量:1
15
作者 田文杰 李淑芬 《北京联合大学学报》 CAS 2008年第1期35-37,49,共4页
通过综合机器人领域中常见的接近觉和滑觉的结构特点,根据仿生学的原理,设计出一种同时具备接近觉和滑觉功能的触觉传感器,该传感器突出的特点是仅用一根触须就完成了接近觉传感器和滑觉传感器的双重功能,利用它可以监测机械手指与被抓... 通过综合机器人领域中常见的接近觉和滑觉的结构特点,根据仿生学的原理,设计出一种同时具备接近觉和滑觉功能的触觉传感器,该传感器突出的特点是仅用一根触须就完成了接近觉传感器和滑觉传感器的双重功能,利用它可以监测机械手指与被抓物体之间是否产生滑动和分离的现象。对该系统进行了实验,验证了方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 接近觉 滑觉 胡须 传感器 结构
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轮式移动教育机器人避障方法的研究 被引量:1
16
作者 张传才 贺利乐 匡伟春 《现代电子技术》 2007年第13期116-117,120,共3页
对一种轮式移动教育机器人进行了研究,在实验中采用传统的红外传感器使机器人具有避障功能,另外使用新颖的机械式胡须对机器人进行避障设计,达到了预期的避障效果。以胡须避障为例,讨论并解决了避障过程中的卡死问题,并给出了利用BASIC... 对一种轮式移动教育机器人进行了研究,在实验中采用传统的红外传感器使机器人具有避障功能,另外使用新颖的机械式胡须对机器人进行避障设计,达到了预期的避障效果。以胡须避障为例,讨论并解决了避障过程中的卡死问题,并给出了利用BASIC语言编写控制程序的方法。 展开更多
关键词 机器人 避障 红外传感器 机械式胡须 卡死
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高秆作物自对行作业控制方法研究
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作者 王玲 王万章 +1 位作者 田辉 邹彩虹 《农机化研究》 北大核心 2018年第2期114-118,共5页
高秆作物的机械化作业一直是研究的热点,目前大型机械侧重于高地隙作业平台的研究,但小地块及不规整地块则更适合小型机械平台。针对高秆作物的特性,采用触须传感器研发了可在高秆作物间自对行自走式作业平台,包括触须传感器模块、中央... 高秆作物的机械化作业一直是研究的热点,目前大型机械侧重于高地隙作业平台的研究,但小地块及不规整地块则更适合小型机械平台。针对高秆作物的特性,采用触须传感器研发了可在高秆作物间自对行自走式作业平台,包括触须传感器模块、中央控制器模块、电机驱动模块和舵机转向模块,并对控制模块进行了详细阐述,设计了转换电路及控制电路以及模糊PID程序。经性能试验,其对方波信号及正弦控制信号的周期识别结果、振幅计算、平均稳态绝对误差和最大稳态误差均在阈值范围内。田间模拟实试表明,其造成的作物平均损伤率仅为0.5%。 展开更多
关键词 高秆作物 自对行 模糊控制 触须传感
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一种仿生触须传感器的设计与分析 被引量:2
18
作者 钟亮 杨忠 樊琼剑 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2009年第5期80-83,共4页
为了增强机器人对未知环境的感知与识别能力,设计了一种基于霍尔效应的仿生触须传感器。针对该传感器建立了触须感知模型,并在此基础上进行仿真实验,分析触须轴的不同材质和长度对触须传感器感知结果的影响。同时,提出了可通过触须的偏... 为了增强机器人对未知环境的感知与识别能力,设计了一种基于霍尔效应的仿生触须传感器。针对该传感器建立了触须感知模型,并在此基础上进行仿真实验,分析触须轴的不同材质和长度对触须传感器感知结果的影响。同时,提出了可通过触须的偏转幅度来估计目标物距离和角度位置的被动和主动感知方法。实验结果表明:利用该触须传感器能够快速、准确地感知外界环境信息。 展开更多
关键词 仿生 触须传感器 感知模型
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准确定位物体位置的柔性触须传感器 被引量:3
19
作者 冷明鑫 宋爱国 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期118-126,共9页
柔性触须传感器是触觉传感器的一种,是对动物触须功能的仿生设计,具有应用范围广、限制小、准确度高等特点,近几年得到机器人研究者的普遍关注。利用霍尔元件和触点传感器作为检测单元,通过对传感器结构的优化设计和对柔性触须的受力分... 柔性触须传感器是触觉传感器的一种,是对动物触须功能的仿生设计,具有应用范围广、限制小、准确度高等特点,近几年得到机器人研究者的普遍关注。利用霍尔元件和触点传感器作为检测单元,通过对传感器结构的优化设计和对柔性触须的受力分析,提出了一种仿生柔性触须传感器的设计方法,并推导了柔性触须传感器的定位方法,实现了对接触物体三维位置的准确定位。该触须传感器结构简单,便于调节和安装。经实验验证,其线性性、重复性等静态特性优异,位移定位误差〈1 mm,角度误差〈5°,位移分辨率和角度分辨率分别可达到0.1 mm和1°,能够准确定位多种触碰状态下的物体位置,可用于遥操作机械臂等需要准确定位物体位置或精密操作的执行器末端。 展开更多
关键词 柔性触须 传感器 结构优化 定位方法
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基于柔性摩擦纳米发电机的水下仿生胡须传感器研究 被引量:1
20
作者 徐鹏 刘建华 +1 位作者 谢广明 徐敏义 《兵工自动化》 2022年第12期20-24,共5页
为帮助自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)感知周围环境信息,设计一种基于柔性摩擦纳米发电机的仿生胡须传感器(bionicwhiskersensor,BWS)。该传感器通过氟化乙烯丙烯薄膜和导电油墨之间的接触分离产生电信号,通过分析... 为帮助自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)感知周围环境信息,设计一种基于柔性摩擦纳米发电机的仿生胡须传感器(bionicwhiskersensor,BWS)。该传感器通过氟化乙烯丙烯薄膜和导电油墨之间的接触分离产生电信号,通过分析收集到的电信号,估计外部载荷的方向、位置和大小等特征;为演示传感器的实用性,将胡须传感器放置在循环水洞中测试其水下的感知能力。实验结果表明,该传感器能够感知包括流动速度、涡流引起的振荡频率等流场信息。 展开更多
关键词 胡须传感器 自驱动 触觉感知 摩擦纳米发电机
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