仪器仪表学报

作者：马天成，张浩龙，白云飞，田俊豪，张 旻

单位：马天成,1.清华大学深圳国际研究生院,,张浩龙,1.清华大学深圳国际研究生院,,白云飞,1.清华大学深圳国际研究生院,,田俊豪,1.清华大学深圳国际研究生院,,张 旻,1.清华大学深圳国际研究生院,

关键词：热觉传感器;传热建模;PID控制;卡尔曼滤波

基金：深圳市高等院校稳定资助重点项目(WDZC20200817152115001)资助

人体皮肤含有丰富的感知受体,通过触摸可以识别不同物质,柔性热觉传感器能够模拟人体皮肤的结构和功能,实现智能机器人、智能传感应用。设计了一种基于恒定温差法(CTD)的柔性热觉传感器,由金属电极与柔性聚合物薄膜结构组成,结合机器手指触摸识别应用,建立了“加热-接触”传热模型,考虑了传感器、物体、机器手指的几何特征,采用数值拉氏逆变换算法进行求解。通过有限元仿真和热觉感知实验进行了验证,设计了CTD工作模式的调理电路,通过PID算法实现闭环温差控制,引入卡尔曼滤波抑制扰动,温控相对误差在3.0%以内,实现了11种具有不同热属性的材料的识别。该柔性系统在机器人感知、可穿戴电子、虚拟现实等领域具有应用潜力。

来源：2023年第5期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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