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4.2.2 局限性分析
该传感器的设计思路具有一定的创新性,理论上来说,既能检测出三维力的大小,又具有柔韧性好的特点,可提升触觉传感器的性能并拓展其应用的范围。但是,传感器的设计还存在很多需要解决的问题,说明如下。
①传感器的受力分析是在假设各单元各节点之间相互独立的前提下进行的,即假定传感器受外力时,只有受力点发生形变,而表面其他点的形变均忽略不计,这种假设与实际情况相差较大,由于橡胶材料本身固有的弹性影响,各单元以及各节点间的耦合是不可忽略的。
②传感器的受力点被限定为上层节点(电极),即传感器仅可以求解节点处受单点三维力的情况,无法测量任意的非节点力或者面力信息,因此与传统的组合阵列式触觉传感器类似,无法实现连续力的检测,限制了传感器的分辨率。
③对阵列单元建立物理模型时,行列电阻值的等效精度无法验证,实际上,若要使行列阻值满足图4-3所示的等效假设,传感器的结构尺寸等需满足部分前提条件,但在上述的传感器设计思路中没有作详细考虑,仅根据相关理论作出近似假设,缺乏基础理论的支持。
④由于在柔性导电橡胶内部置入了电极和导线,而电极与导线本身具有高于橡胶的硬度,因此三层式的结构代表电极和导线的数量较多,从而限制了传感器的柔性化,此外,外部硬件电路的设计难度也相应提高。
可见,图4-2所示的三层式结构能解决的问题有限,具有很大的改进空间,但是其创新性的设计思路为以后的研究奠定了基础,具有一定的研究意义。