基于镓铟锡合金的全柔性软体力传感器设计理论与应用研究

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nathon_zhwang
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随着传感器从本体材料选择、结构设计到检测方式以及应用场合上由“硬”逐步进军“柔”的研发领域,柔性传感器成为了研究的热点。本论文在总结研究国内外先进柔性传感器的设计理念、制作工艺以及应用场合上,透析了各类设计的优缺点,提出了独特的构型及其特有的加工工艺,制备了试验品,在此基础上进行了柔性传感器的标定,以及在贴合实际的应用中做了大量的实验测试。其具体研究内容如下:首先,针对柔性传感器领域进行了大量的检索与探究,对各个构型的优缺点进行总结,基于此提出了三大问题。通道内部敏感元件流动性对传感器灵敏度的影响;柔性传感器如何设计结构构型来保证其良好的线性度;如何解决现有制备工艺缺乏可靠性与经济性的困境。其次,基于上述问题,分析了柔性基底材料与敏感元件镓铟锡合金的物理化学特性,结合柔性测力性质总结了基底材料内部嵌有通道的构型,并构造了两类内部通道呈膨胀形态的柔性传感器构型,基于基础试验对其内部基本组成单元进行验证测试,并提出了其构型的数学检测理论模型。根据提出的传感器构型,研发了两类特有的微型封闭空腔成型工艺。制作了成型用多功能模具,讲解了详细的工艺制备流程。再有,根据传感器受力特性,搭建了拉压通用型标定平台,采用MFC编写了其标定驱动系统。采用无线通信方式,搭建了传感器信号采集硬件系统,在VS环境下编写了标定及人机交互程序系统。基于此,对传感器进行了标定研究,得出了传感器的性能参数,为后续的传感器应用奠定了相应的基础。最后,将柔性传感器与数据手套相结合,制备了试验用柔性数据手套。采用轻便化设计,制造了整套传感器硬件、数据采集、传送、处理、识别的系统。数据在改进的机械哑语手势体系上结合本数据手套,进行一系列的实验开发,成功的识别了哑语手势,为今后的实际应用提供了良好的帮助。
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