基于压电薄膜传感器的触觉信息采集系统

辛毅; 刘宁; 翟芸生; 宋金洋

doi:10.19292/j.cnki.jdxxp.2026.03.020

吉林大学学报(信息科学版) ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (3) : 543 -550. DOI: 10.19292/j.cnki.jdxxp.2026.03.020

基于压电薄膜传感器的触觉信息采集系统

辛毅, 刘宁, 翟芸生, 宋金洋

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摘要

为了使仿生机械模拟人类利用触觉感知物体表面信息，依据PVDF（Polyvinylidene Fluoride）压电薄膜的压电效应与热释电效应，设计并搭建了一套多触觉信息采集系统，实现了对物体硬度、粘度、湿度、粗糙度以及温度等多种触觉信息的采集和识别。该采集系统将PVDF压电薄膜粘贴在橡胶半球表面制作触觉传感器，使用单片机控制升降台和丝杠滑台带动物体按压和摩擦触觉传感器，有效采集到物体的触觉信息。通过对采集信号的特征值进行分析，建立了粘度和温度的数学模型，粘度和温度灵敏度分别为-2 730 V/m²和0.984 m V/℃。使用方差有效表征了物体的硬度，通过建立BP（Back Propagation）神经网络，实现对湿度和粗糙度90%以上预测成功率。