機器人觸覺傳感器設計

目錄
第1章　緒論　1
第2章　設計基礎　5
2.1　觸覺的原理及觸覺傳感器和觸覺顯示器　7
2.1.1　觸覺的原理　7
2.1.2　機器人觸覺傳感器的功能　10
2.1.3　VR觸覺顯示器的功能　12
2.2　各種機器人觸覺傳感器　14
2.2.1　壓敏導電橡膠　14
2.2.2　靜電容量　16
2.2.3　磁性　17
2.2.4　壓電效應　18
2.2.5　半導體　19
2.2.6　光與照片　22
2.3　各種VR觸覺顯示器　25
2.3.1　觸覺顯示器（haptic display）　25
2.3.2　點陣顯示器　30
2.3.3　其他原理的觸覺顯示器　32
第3章　機器人三軸觸覺傳感器設計　35
3.1　原理　37
3.1.1　基本結構　37
3.1.2　光分布——力轉(zhuǎn)換　39
3.1.3　圓柱-圓錐觸頭型　39
3.1.4　觸頭移動型　41
3.1.5　CT型　42
3.2　觸頭設計　43
3.2.1　接觸變形解析　43
3.2.2　有限單元法的觸覺傳感器設計　45
3.2.3　接觸面積與輝度值的積分值　49
3.3　軟件設計　52
3.3.1　處理流程　52
3.3.2　OpenCV　53
3.3.3　重心計算　55
3.3.4　光流（optical flow）　56
3.4　評價裝置的設計　57
3.4.1　評價項目　57
3.4.2　評價裝置的機器結構　57
3.4.3　評價裝置的設計實例　58
3.5　觸覺傳感器的設計實例　60
3.5.1　傳感器結構　60
3.5.2　觸頭的制造方法　63
3.5.3　敏感特性　64
第4章　VR觸覺顯示器設計　71
4.1　原理　73
4.1.1　基本結構　73
4.1.2　產(chǎn)生反作用力的原理　76
4.1.3　觸覺產(chǎn)生的原理　77
4.2　發(fā)生力的設計　78
4.2.1　直流電機　78
4.2.2　直流電機的控制方法　81
4.2.3　壓電效應　82
4.2.4　雙壓電晶片型壓電致動器　85
4.3　電路設計　87
4.3.1　PWM　87
4.3.2　壓電致動器電路　89
4.3.3　壓電致動器的位移可變電路　91
4.4　軟件設計　92
4.4.1　程序流程　92
4.4.2　DIO　94
4.4.3　移位寄存器　96
4.4.4　D/A轉(zhuǎn)換器　97
4.5　設計實例　98
4.5.1　搭載夾具的控制器型觸覺顯示器　98
4.5.2　手指呈現(xiàn)型觸覺鼠標　101
4.5.3　手掌呈現(xiàn)型觸覺鼠標　105
第5章　應用實例　109
5.1　機器手觸覺傳感器的應用實例　111
5.1.1　機器人的結構　111
5.1.2　機器人手握紙杯的倒水實驗　112
5.1.3　擰瓶蓋實驗　114
5.1.4　兩個元件的組裝實驗　114
5.1.5　翻紙作業(yè)　115
5.2　應用于VR觸覺顯示器　118
5.2.1　力覺和觸覺綜合呈現(xiàn)下的虛擬作業(yè)　118
5.2.2　形狀呈現(xiàn)實驗　120
5.2.3　虛擬紋理呈現(xiàn)實驗　124
5.2.4　同時呈現(xiàn)壓覺和剪力的實驗　127
5.2.5　手掌呈現(xiàn)型觸覺鼠標的性能檢驗實驗　131
5.3　觸覺和力覺的錯覺應用實例　134
5.3.1　錯觸　134
5.3.2　運動錯覺　136
5.3.3　假性力觸覺　138
5.3.4　天鵝絨錯觸與光滑呈現(xiàn)　141
5.4　未來應用拓展　142
5.4.1　informotion　142
5.4.2　情緒控制　145
5.4.3　觸覺的格式塔（Gestalt）　146
5.4.4　人和機器人的觸覺融合　148
參考文獻　151
跋　157