基于FSR嵌入的智能泡沫在气动夹爪的应用

如何控制工业夹爪对易损物体的夹持力是一件具有挑战的任务,通常是利用有着力传感器的电动夹爪进行反馈控制,但这种方法昂贵且额外增加了夹爪的复杂程度。基于直书写3D打印,设计了一种内嵌力敏电阻器(FSR)的智能硅橡胶泡沫,安装在气动夹爪的指尖,不仅能监测夹持状态,还能在气压超过阈值后一定范围内,保持夹持力的恒定,以保护物体。实验结果表明:智能泡沫在4~12 N的工作范围内,误差不超过1.5N。当气压在450~560kPa范围内,能维持夹持力约14.6N。

基于FSR的指力检测装置设计

针对脑磁图、磁共振等测试环境的特殊要求，设计了基于力敏电阻器（FSR）的指力检测装置。在该装置中，利用聚碳酸酯材料设计了将指力转换为FSR电阻改变的机械装置，通过恒流源电路将FSR电阻变化转换为电压信号，以USB6008和LabVIEW实现了数据的实时采集和显示，并对整个装置进行了静态标定和动态特性测试。测试结果表明：输出电压和施加压力近似呈指数关系；在0—15N的静态测试范围内，输出力量与实际压力的绝对误差小于0．5N，相对误差小于10％；在0-25N的动态测试范围内，绝对误差主要集中在0-2N，相对误差主要集中分布在2％-8％。装置具有较好的静态和动态特性，可用于脑磁图、磁共振等环境下指力实验。

基于FSR的糖尿病患者足底压力监测装置设计

糖尿病分为伴有周围神经病变性糖尿病(T2DM)和不伴有周围神经病变性糖尿病(T1DM)。T2DM患者常伴有足部病变从而引起足底压力分布异常。目前,足底压力定量研究的工具主要为测力板,穿戴式足底压力检测装置应用于临床的案例很少。设计一种名为智能鞋垫的穿戴式足底压力检测装置对T2DM患者的足底压力进行实时监测。硬件上采用基于力敏电阻器(FSR)的薄型压力传感器制成的智能鞋垫。采用样本距离的阈值判别法区别出平缓行走和非平缓行走的压力值,采用压力峰值作为特征值。使用序贯相似算法对患者足底压力的异常情况进行快速判断。通过实验,验证了硬件上使用智能鞋垫,算法上采用序贯相似算法对T2DM患者足底压力分布的实时监测有良好的效果。

基于FSR的假肢手抓握力控制

为了帮助上肢残疾者稳定抓取日常物品,提出了一种基于力敏电阻(FSR)的假肢手抓握力控制方法。FSR采集假肢手抓取力,并根据抓握力及其梯度,建立了假肢手抓握力模糊估计模型。然后将模糊控制器应用于假肢手抓握力控制,并采用试凑法得到模糊控制参数的值。假肢手抓握实验表明:所提出的基于FSR假肢手期望抓握力的估计和抓握力控制的方法是有效的。

肌电假肢手抓握力控制系统的设计与实现

为使上肢残疾者佩戴的肌电假肢手能够稳定地抓握物体,设计了一种基于表面肌电(sEMG)信号和力敏电阻器(FSR)的假肢手抓握力控制系统。系统以数字信号处理器(DSP)-ARM双处理器作为控制核心,通过sEMG传感器采集上肢残疾者手臂的表面肌电信号,从中解码期望的抓握力;通过FSR传感器采集假肢手抓握物体时的实际抓握力,作为反馈信号;然后运用无模型自适应控制方法实现假肢手抓握力的闭环控制。抓握力控制实验表明:该系统能够控制假肢手以期望力稳定地抓握物体。

一种阻容串联式柔性力传感器

本文研制了一种柔性电容电阻串联式力传感器,用来实现提高柔性力传感器测量精确度和增大测量灵敏度的目的。该传感器利用电容电阻串联电路特点,提出了一种双电容串联电阻的传感器结构方案。传感器两侧为电容结构,两电容之间是一导电橡胶弹性层,电学上起电阻的作用。相当于两电容之间串联一个电阻,外力作用时导电橡胶电阻的变化与两电容的变化共同构成最终输出电容值的变化。理论和实验都证明该方法有助于提高传感器的测量灵敏度。通过一系列实验测试了传感器的输出特性,实验结果证明传感器输出电容平均灵敏度由未串联导电橡胶时的0.03pf/N提高到串联后的0.55pf/N。此外,相较于直接测量电阻变化,测量电容输出的相对误差更小,输出信号稳定时间缩短。