河北工业大学王志华课题组AMT：基于导电海绵和聚偏氟乙烯的滑觉传感技术研究

摘要：河北工业大学电气工程学院王志华课题组基于导电海绵和聚偏氟乙烯，设计了一种能够感测剪切力的滑动检测传感器，能够较好地分辨剪切力大小与方向，实现对滑动的实时检测。

关键词：剪切力,滑觉，压电效应，电势，四元件传感方案

滑觉是人和大多数动物的重要感觉功能，能实现对物体滑动的感知，并根据滑觉信息实时调整抓握物体的力量。随着机器人技术的快速发展，滑觉传感器在机械手抓取等领域体现出重要应用价值。由于需要同时感知传感器和物体之间的法向力和剪切力，为滑觉传感器的设计提出了更高的挑战，需要对敏感材料和传感器结构进行综合研究。

压电效应将应力作用和电效应有机耦合在一起，河北工业大学研究团队将压电效应创新性地应用于滑觉感知。聚偏氟乙烯具有良好的压电性能和柔韧性，但是聚偏氟乙烯薄膜形变量小，需要配合柔性基底使用。该团队在研究过程中发现，相比于传统的硅胶基底，导电海绵的网状结构和良好的导电性能够有效提高聚偏氟乙烯薄膜的输出电压，并具有更快的响应速度。

河北工业大学电气学院王志华课题组以四元件传感方案为基础，以聚偏氟乙烯为敏感材料、导电海绵为基板，设计了一种能够感知不同方向剪切力的滑觉传感器。通过按钮将剪切力转换为四个敏感单元的压力，且敏感单元受到的压力与剪切力角度α呈正切关系，从而实现对剪切力大小与方向的测量。将滑觉传感器用于机械手对物体的抓取，测试结果表明，滑觉传感器能够实时监测剪切力的变化，识别出物体的滑动状态，并用于机械手握力的调节。

研究者相信，此项研究为滑觉传感技术的发展抛砖引玉，在结构设计和分析方法上提供新的思路。为滑动赋予生命，我们一起抓住未来世界。相关论文在线发表在Advanced Materials Technologies上。

WILEY

论文信息：

Investigation of Slip Sensing Technology Based on the Conductive Sponge-PVDF

Zhihua Wang*, Hansong Leng, Na Li, Tao Yao,

Advanced Materials Technologies

DOI：10.1002/admt.202200260

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Advanced

Materials

Technologies

期刊简介

Advanced Materials Technologies创刊于2016年4月， 是一本刊载技术相关的衔接材料科学和实际应用的高质量期刊，着重于基于新材料的先进工程、器件设计和新技术。Advanced Materials Technologies于2017年初被Web of Science收录，最新的影响因子为8.856。

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