随着科学技术的发展,智能传感器受到越来越多的重视。本文用自制的液体芯PVDF(聚偏氟乙烯)压电纤维作为人工皮肤的智能材料。基于柔性触觉传感器制作的人工皮肤是一款可敏感感知物体表面受到的压力以及物体表面粗糙度的电子器件,它能够粘贴在物体的表面,实现物体的触觉性能。因此在智能机器人、可穿戴的电子设备等领域有非常广泛的应用。具体内容主要包括以下四个方面:第一,用PVDF材料以及自制设备制备出空心纤维,再注入导电液体,纤维的内部引入细不锈钢丝,外部喷涂导电银浆。不锈钢丝作为一个电极,导电银浆作为一个电极,完成纤维表面制备和提取电极。极化后,单根液体芯纤维作为一个压电传感器。通过扫描电子显微镜分析纤维的横截面,并通过实验分析纤维直径对人工皮肤灵敏度的影响。第二,根据第一类压电方程,建立了悬臂梁结构的PVDF压电纤维的理论传感模型,研究液体芯PVDF压电纤维的传感机理,搭建压电测试平台对人工皮肤的压电性能以及灵敏度进行测试。实验分析了同一根纤维不同位置的响应信号、纤维对不同距离的冲击响应信号、人工皮肤的厚度与输出响应信号的关系。第三,将人工皮肤应用于机器人手指,通过人工皮肤感知物体表面凸起高度的实验和感知物体表面凹槽宽度的实验,测试人工皮肤感知物体表面粗糙度的能力以及人工皮肤的感知分辨率。实验研究了手指重量和触摸物体表面时的速度与输出响应信号的关系。第四,研究人工皮肤的基本动态应变感知性能。分析了在弯曲状态下人工皮肤的等效模型以及对应的压电方程,通过激振器激励亚克力板,带动人工皮肤发生形变。测量并记录人工皮肤和激光位移传感器的输出波形,研究了人工皮肤的低频特性、人工皮肤响应时间差以及人工皮肤在不同频率和不同幅值荷载激励作用下应变感知特性。