- Văn bản
- Lịch sử
4. Measurement and discussionFig 9.
4. Measurement and discussion
Fig 9. (a) Relationship of resistivity vs. applied pressure for different conductive polymer materials. (b) Relationship of the deformation of the conductive polymer vs. applied pressure for different conductive polymer materials. Note that the measured conductive polymer is trimmed as a circular-shape with 3mm in diameter and 0.5mm in thickness. The polymer film is then sandwiched by a copper plate and a metal probe. The diameter of the metal probe is also 3 mm. The copper plate and the metal probe are connected to a multimeter for resistance measurement. The corresponding resistivity of the material can be evaluated by the measured resistance values. The measured relationships of resistivity vs applied pressure for the polymer materials with different ingredients are shown in Fig. 9(a). Each curve in the figure is the average result by measuring one sample sheet 50 times with different applied pressure. The error bars indicate the measured maximum and minimum values. Apparently, the polymer mixed with carbon nano-fiber gives the best responses in terms of stability and repeatability. The relationship between the applied load and the deformation of the conductive polymer is shown in Fig. 9(b). Based on the measured results, the Young’s modules of the polymers mixed with carbon black, carbon nano-fiber and graphite powder are estimated as 659, 659 and 1653 kPa, respectively.Note that theYoung’s modulus for the polymer mixed with graphite powder is much higher than typical Young’s modulus of PDMS. We speculate that it is due to the high weight percentage of the graphite powder in the mixture, which is required for adequate resistivity for tactile sensing. Fig. 10(a–c) is the SEM pictures of the polymer samples mixed with carbon black, graphite powder, and carbon nano-fiber, respectively. Fig. 10(a) shows the “carbon black” particles are easily aggregated, which possibly makes the conductivity very low. Also, the polymer becomes porous when mixed with graphite powder, as shown in Fig. 10(b), which might be the reason why its conductivity is relatively unstable. Fig. 10(c) shows that the carbon nano-fibers are evenly mixed in the PDMS.
The measured temperature distributions for the heaters of different shapes are shown in Fig. 11. In temperature color-map panel, these red lines indicate the heaters which are composed of thin metal wires of 1mm in diameter. The pictures of the heaters are shown in Fig. 12. During the measurement, the distance between the heater and the sensor array is about 5 mm. The temperatures of the heaters are measured by an infrared imager. The setup is shown in Fig. 13. For the experiment in Fig. 11,the heaters are attached to a temperature-controlled soldering iron, which is used to control the temperatures of the heaters at about 60 ◦C. Fig. 14 shows the relationship between the measured temperature (by the temperature-sensing array) and the sensor-heater distance. For this case, the heater of bar-shape (Fig. 12(a)) is used. The temperature shown in Fig. 14 is the measured temperature at the center of the bar-shape heater. Not that the sensitivity of the temperature sensor chip is 0.01 V/◦C [15]. Obviously, the heaters of different shapes, including bar-shape, triangular-shape, circular-shape and square-shape, are clearly resolved by the temperature-sensing array. The measured pressure distributions by using acrylic stamps of different patterns are shown in Figs. 15 and 16 shows the pictures of these stamps. The dimension of the solid stamp patterns is also indicated in Fig. 15. For Fig. 15(a), the applied pressure is produced by placing a 1 kg weight on the top of the T-shaped stamp. Similarly, a 500 g weight is used for Fig. 15(b–d). Note that two-dimensional sensing images of the temperature and pressure measurement are obtained by using 8×8 sensing arrays. The fabricated flexible sensor arrays are bendable down to a 4-mm radius without any degradation in functionality.
We also performed an experiment to study the crosstalk effects of our proposed design. As shown in Fig. 17(a), when the sensing element at the center of the array (i.e., ST) is under a constant pressure of 312 kPa (i.e., the contact area is 3.14m×10−6 m, and the applied force is 0.98 N), we measured the output of the center sensing element (ST) as well as the outputs of the adjacent sensing elements (Sa, Sb, Sc, Sd and Se). The pitch distance between each sensing element is d. Therefore, the distances between the center element and the adjacent elements Sa, Sb, Sc, Sd and Se are d, √2d, 2d,√5d and √8d, respectively. For our proposed design, the sensing element output on Sa, Sb, Sc, Sd and Se are not observable (i.e., on the noise level) when the center element ST is pressed. The measured results are shown in Fig. 17(b).
In order to demonstrate the advantage of our proposed design, we also fabricated a tactile sensing array by dispensing a largearea conductive polymer sheet on the same flexible substrate.
Under the same applied pressure, the measured results are also shown in Fig. 17(b). Obviously, for the device with a large-area conductive polymer sheet, the resistance change on the center sensing element does affect the output signals of the adjacent elements. Therefore, our proposed design with isolated sensing element indeed provides better signal isolation between sensing elements. Note that in Fig. 17(b), the output signals of adjacent elements for both cases are normalized to the output signals of their corresponding ST elements for clear illustration of crosstalk effects.
5. Conclusion
In this work, the design, fabrication and measurement of a flexible sensor array system is presented. The sensor array, which is composed of an 8×8 temperature-sensing array and an 8×8 tactile sensing array, and will be used as the artificial skin
for robot applications. Using micromachining techniques, the tactile and temperature-sensing elements are heterogeneously integrated on a flexible copper-PI film. Also, a novel method for fabricating tactile sensing element method is proposed. This method can effectively reduce the crosstalk between each sensing element. The corresponding scanning circuit for each sensing array is designed and implemented. Measured results are also presented.
Acknowledgements
This project is sponsored by the ITRI, Taiwan, Republic of China. The authors would like to thank for Bonnie T.-T. Chia for help on flexible substrate fabrication.
Fig 9. (a) Relationship of resistivity vs. applied pressure for different conductive polymer materials. (b) Relationship of the deformation of the conductive polymer vs. applied pressure for different conductive polymer materials. Note that the measured conductive polymer is trimmed as a circular-shape with 3mm in diameter and 0.5mm in thickness. The polymer film is then sandwiched by a copper plate and a metal probe. The diameter of the metal probe is also 3 mm. The copper plate and the metal probe are connected to a multimeter for resistance measurement. The corresponding resistivity of the material can be evaluated by the measured resistance values. The measured relationships of resistivity vs applied pressure for the polymer materials with different ingredients are shown in Fig. 9(a). Each curve in the figure is the average result by measuring one sample sheet 50 times with different applied pressure. The error bars indicate the measured maximum and minimum values. Apparently, the polymer mixed with carbon nano-fiber gives the best responses in terms of stability and repeatability. The relationship between the applied load and the deformation of the conductive polymer is shown in Fig. 9(b). Based on the measured results, the Young’s modules of the polymers mixed with carbon black, carbon nano-fiber and graphite powder are estimated as 659, 659 and 1653 kPa, respectively.Note that theYoung’s modulus for the polymer mixed with graphite powder is much higher than typical Young’s modulus of PDMS. We speculate that it is due to the high weight percentage of the graphite powder in the mixture, which is required for adequate resistivity for tactile sensing. Fig. 10(a–c) is the SEM pictures of the polymer samples mixed with carbon black, graphite powder, and carbon nano-fiber, respectively. Fig. 10(a) shows the “carbon black” particles are easily aggregated, which possibly makes the conductivity very low. Also, the polymer becomes porous when mixed with graphite powder, as shown in Fig. 10(b), which might be the reason why its conductivity is relatively unstable. Fig. 10(c) shows that the carbon nano-fibers are evenly mixed in the PDMS.
The measured temperature distributions for the heaters of different shapes are shown in Fig. 11. In temperature color-map panel, these red lines indicate the heaters which are composed of thin metal wires of 1mm in diameter. The pictures of the heaters are shown in Fig. 12. During the measurement, the distance between the heater and the sensor array is about 5 mm. The temperatures of the heaters are measured by an infrared imager. The setup is shown in Fig. 13. For the experiment in Fig. 11,the heaters are attached to a temperature-controlled soldering iron, which is used to control the temperatures of the heaters at about 60 ◦C. Fig. 14 shows the relationship between the measured temperature (by the temperature-sensing array) and the sensor-heater distance. For this case, the heater of bar-shape (Fig. 12(a)) is used. The temperature shown in Fig. 14 is the measured temperature at the center of the bar-shape heater. Not that the sensitivity of the temperature sensor chip is 0.01 V/◦C [15]. Obviously, the heaters of different shapes, including bar-shape, triangular-shape, circular-shape and square-shape, are clearly resolved by the temperature-sensing array. The measured pressure distributions by using acrylic stamps of different patterns are shown in Figs. 15 and 16 shows the pictures of these stamps. The dimension of the solid stamp patterns is also indicated in Fig. 15. For Fig. 15(a), the applied pressure is produced by placing a 1 kg weight on the top of the T-shaped stamp. Similarly, a 500 g weight is used for Fig. 15(b–d). Note that two-dimensional sensing images of the temperature and pressure measurement are obtained by using 8×8 sensing arrays. The fabricated flexible sensor arrays are bendable down to a 4-mm radius without any degradation in functionality.
We also performed an experiment to study the crosstalk effects of our proposed design. As shown in Fig. 17(a), when the sensing element at the center of the array (i.e., ST) is under a constant pressure of 312 kPa (i.e., the contact area is 3.14m×10−6 m, and the applied force is 0.98 N), we measured the output of the center sensing element (ST) as well as the outputs of the adjacent sensing elements (Sa, Sb, Sc, Sd and Se). The pitch distance between each sensing element is d. Therefore, the distances between the center element and the adjacent elements Sa, Sb, Sc, Sd and Se are d, √2d, 2d,√5d and √8d, respectively. For our proposed design, the sensing element output on Sa, Sb, Sc, Sd and Se are not observable (i.e., on the noise level) when the center element ST is pressed. The measured results are shown in Fig. 17(b).
In order to demonstrate the advantage of our proposed design, we also fabricated a tactile sensing array by dispensing a largearea conductive polymer sheet on the same flexible substrate.
Under the same applied pressure, the measured results are also shown in Fig. 17(b). Obviously, for the device with a large-area conductive polymer sheet, the resistance change on the center sensing element does affect the output signals of the adjacent elements. Therefore, our proposed design with isolated sensing element indeed provides better signal isolation between sensing elements. Note that in Fig. 17(b), the output signals of adjacent elements for both cases are normalized to the output signals of their corresponding ST elements for clear illustration of crosstalk effects.
5. Conclusion
In this work, the design, fabrication and measurement of a flexible sensor array system is presented. The sensor array, which is composed of an 8×8 temperature-sensing array and an 8×8 tactile sensing array, and will be used as the artificial skin
for robot applications. Using micromachining techniques, the tactile and temperature-sensing elements are heterogeneously integrated on a flexible copper-PI film. Also, a novel method for fabricating tactile sensing element method is proposed. This method can effectively reduce the crosstalk between each sensing element. The corresponding scanning circuit for each sensing array is designed and implemented. Measured results are also presented.
Acknowledgements
This project is sponsored by the ITRI, Taiwan, Republic of China. The authors would like to thank for Bonnie T.-T. Chia for help on flexible substrate fabrication.
0/5000
4. Measurement and discussionFig 9. (a) Relationship of resistivity vs. applied pressure for different conductive polymer materials. (b) Relationship of the deformation of the conductive polymer vs. applied pressure for different conductive polymer materials. Note that the measured conductive polymer is trimmed as a circular-shape with 3mm in diameter and 0.5mm in thickness. The polymer film is then sandwiched by a copper plate and a metal probe. The diameter of the metal probe is also 3 mm. The copper plate and the metal probe are connected to a multimeter for resistance measurement. The corresponding resistivity of the material can be evaluated by the measured resistance values. The measured relationships of resistivity vs applied pressure for the polymer materials with different ingredients are shown in Fig. 9(a). Each curve in the figure is the average result by measuring one sample sheet 50 times with different applied pressure. The error bars indicate the measured maximum and minimum values. Apparently, the polymer mixed with carbon nano-fiber gives the best responses in terms of stability and repeatability. The relationship between the applied load and the deformation of the conductive polymer is shown in Fig. 9(b). Based on the measured results, the Young’s modules of the polymers mixed with carbon black, carbon nano-fiber and graphite powder are estimated as 659, 659 and 1653 kPa, respectively.Note that theYoung’s modulus for the polymer mixed with graphite powder is much higher than typical Young’s modulus of PDMS. We speculate that it is due to the high weight percentage of the graphite powder in the mixture, which is required for adequate resistivity for tactile sensing. Fig. 10(a–c) is the SEM pictures of the polymer samples mixed with carbon black, graphite powder, and carbon nano-fiber, respectively. Fig. 10(a) shows the “carbon black” particles are easily aggregated, which possibly makes the conductivity very low. Also, the polymer becomes porous when mixed with graphite powder, as shown in Fig. 10(b), which might be the reason why its conductivity is relatively unstable. Fig. 10(c) shows that the carbon nano-fibers are evenly mixed in the PDMS. The measured temperature distributions for the heaters of different shapes are shown in Fig. 11. In temperature color-map panel, these red lines indicate the heaters which are composed of thin metal wires of 1mm in diameter. The pictures of the heaters are shown in Fig. 12. During the measurement, the distance between the heater and the sensor array is about 5 mm. The temperatures of the heaters are measured by an infrared imager. The setup is shown in Fig. 13. For the experiment in Fig. 11,the heaters are attached to a temperature-controlled soldering iron, which is used to control the temperatures of the heaters at about 60 ◦C. Fig. 14 shows the relationship between the measured temperature (by the temperature-sensing array) and the sensor-heater distance. For this case, the heater of bar-shape (Fig. 12(a)) is used. The temperature shown in Fig. 14 is the measured temperature at the center of the bar-shape heater. Not that the sensitivity of the temperature sensor chip is 0.01 V/◦C [15]. Obviously, the heaters of different shapes, including bar-shape, triangular-shape, circular-shape and square-shape, are clearly resolved by the temperature-sensing array. The measured pressure distributions by using acrylic stamps of different patterns are shown in Figs. 15 and 16 shows the pictures of these stamps. The dimension of the solid stamp patterns is also indicated in Fig. 15. For Fig. 15(a), the applied pressure is produced by placing a 1 kg weight on the top of the T-shaped stamp. Similarly, a 500 g weight is used for Fig. 15(b–d). Note that two-dimensional sensing images of the temperature and pressure measurement are obtained by using 8×8 sensing arrays. The fabricated flexible sensor arrays are bendable down to a 4-mm radius without any degradation in functionality.
We also performed an experiment to study the crosstalk effects of our proposed design. As shown in Fig. 17(a), when the sensing element at the center of the array (i.e., ST) is under a constant pressure of 312 kPa (i.e., the contact area is 3.14m×10−6 m, and the applied force is 0.98 N), we measured the output of the center sensing element (ST) as well as the outputs of the adjacent sensing elements (Sa, Sb, Sc, Sd and Se). The pitch distance between each sensing element is d. Therefore, the distances between the center element and the adjacent elements Sa, Sb, Sc, Sd and Se are d, √2d, 2d,√5d and √8d, respectively. For our proposed design, the sensing element output on Sa, Sb, Sc, Sd and Se are not observable (i.e., on the noise level) when the center element ST is pressed. The measured results are shown in Fig. 17(b).
In order to demonstrate the advantage of our proposed design, we also fabricated a tactile sensing array by dispensing a largearea conductive polymer sheet on the same flexible substrate.
Under the same applied pressure, the measured results are also shown in Fig. 17(b). Obviously, for the device with a large-area conductive polymer sheet, the resistance change on the center sensing element does affect the output signals of the adjacent elements. Therefore, our proposed design with isolated sensing element indeed provides better signal isolation between sensing elements. Note that in Fig. 17(b), the output signals of adjacent elements for both cases are normalized to the output signals of their corresponding ST elements for clear illustration of crosstalk effects.
5. Conclusion
In this work, the design, fabrication and measurement of a flexible sensor array system is presented. The sensor array, which is composed of an 8×8 temperature-sensing array and an 8×8 tactile sensing array, and will be used as the artificial skin
for robot applications. Using micromachining techniques, the tactile and temperature-sensing elements are heterogeneously integrated on a flexible copper-PI film. Also, a novel method for fabricating tactile sensing element method is proposed. This method can effectively reduce the crosstalk between each sensing element. The corresponding scanning circuit for each sensing array is designed and implemented. Measured results are also presented.
Acknowledgements
This project is sponsored by the ITRI, Taiwan, Republic of China. The authors would like to thank for Bonnie T.-T. Chia for help on flexible substrate fabrication.
We also performed an experiment to study the crosstalk effects of our proposed design. As shown in Fig. 17(a), when the sensing element at the center of the array (i.e., ST) is under a constant pressure of 312 kPa (i.e., the contact area is 3.14m×10−6 m, and the applied force is 0.98 N), we measured the output of the center sensing element (ST) as well as the outputs of the adjacent sensing elements (Sa, Sb, Sc, Sd and Se). The pitch distance between each sensing element is d. Therefore, the distances between the center element and the adjacent elements Sa, Sb, Sc, Sd and Se are d, √2d, 2d,√5d and √8d, respectively. For our proposed design, the sensing element output on Sa, Sb, Sc, Sd and Se are not observable (i.e., on the noise level) when the center element ST is pressed. The measured results are shown in Fig. 17(b).
In order to demonstrate the advantage of our proposed design, we also fabricated a tactile sensing array by dispensing a largearea conductive polymer sheet on the same flexible substrate.
Under the same applied pressure, the measured results are also shown in Fig. 17(b). Obviously, for the device with a large-area conductive polymer sheet, the resistance change on the center sensing element does affect the output signals of the adjacent elements. Therefore, our proposed design with isolated sensing element indeed provides better signal isolation between sensing elements. Note that in Fig. 17(b), the output signals of adjacent elements for both cases are normalized to the output signals of their corresponding ST elements for clear illustration of crosstalk effects.
5. Conclusion
In this work, the design, fabrication and measurement of a flexible sensor array system is presented. The sensor array, which is composed of an 8×8 temperature-sensing array and an 8×8 tactile sensing array, and will be used as the artificial skin
for robot applications. Using micromachining techniques, the tactile and temperature-sensing elements are heterogeneously integrated on a flexible copper-PI film. Also, a novel method for fabricating tactile sensing element method is proposed. This method can effectively reduce the crosstalk between each sensing element. The corresponding scanning circuit for each sensing array is designed and implemented. Measured results are also presented.
Acknowledgements
This project is sponsored by the ITRI, Taiwan, Republic of China. The authors would like to thank for Bonnie T.-T. Chia for help on flexible substrate fabrication.
đang được dịch, vui lòng đợi..
4. Đo lường và thảo luận
Hình 9. (a) Mối quan hệ của điện trở suất so với áp dụng áp lực đối với vật liệu polymer dẫn điện khác nhau. (b) Mối quan hệ của các biến dạng của vs. polymer dẫn điện gây áp lực đối với vật liệu polymer dẫn điện khác nhau. Lưu ý rằng các polymer dẫn điện đo được cắt tỉa như một vòng tròn-hình dạng với đường kính 3mm và 0.5mm độ dày. Bộ phim polymer sau đó được kẹp bởi một tấm đồng và một máy dò kim loại. Đường kính của đầu dò kim loại cũng là 3 mm. Các tấm đồng và thăm dò kim loại được kết nối với một vạn năng để đo điện trở. Điện trở tương ứng của vật liệu có thể được đánh giá bởi các giá trị điện trở đo. Các mối quan hệ đo của điện trở suất vs áp lực áp dụng cho các vật liệu polymer với các thành phần khác nhau được thể hiện trong hình. 9 (a). Mỗi một đường cong trong hình là kết quả trung bình bằng cách đo một tờ mẫu 50 lần với áp lực ứng dụng khác nhau. Các thanh lỗi chỉ ra các giá trị tối đa và tối thiểu đo. Rõ ràng, các polymer trộn với carbon nano-xơ cho các câu trả lời tốt nhất về sự ổn định và lặp lại. Mối quan hệ giữa tải áp dụng và biến dạng của polymer dẫn điện được thể hiện trong hình. 9 (b). Dựa trên các kết quả đo, mô-đun của trẻ của polyme pha trộn với carbon đen, carbon nano sợi và bột graphite được ước tính là 659, 659 và 1653 kPa, respectively.Note rằng modulus theYoung cho polyme pha trộn với bột than chì cao hơn rất nhiều hơn mô đun của PDMS điển hình của Young. Chúng tôi cho rằng đó là do tỷ lệ phần trăm trọng lượng cao của bột than chì trong hỗn hợp, đó là cần thiết cho điện trở thích hợp cho cảm biến xúc giác. Sung. 10 (a-c) là những hình ảnh SEM của mẫu polymer trộn với carbon đen, bột graphite, và carbon nano-xơ, tương ứng. Sung. 10 (một) cho thấy "carbon đen" các hạt được dễ dàng tổng hợp, mà có thể làm cho độ dẫn rất thấp. Ngoài ra, các polymer trở nên xốp khi trộn với bột than chì, như thể hiện trong hình. 10 (b), mà có thể là lý do tại sao dẫn điện của nó là tương đối ổn định. Sung. 10 (c) cho thấy carbon nano-xơ được đều hòa lẫn trong PDMS.
Sự phân bố nhiệt độ đo cho các máy sưởi của các hình dạng khác nhau được thể hiện trong hình. 11. Trong nhiệt độ màu đồ bảng điều khiển, các đường màu đỏ chỉ ra các lò sưởi trong đó bao gồm các dây kim loại mỏng 1mm đường kính. Những hình ảnh của các lò sưởi được hiển thị trong hình. 12. Trong khi đo, khoảng cách giữa máy và các mảng cảm biến khoảng 5 mm. Nhiệt độ của máy sưởi được đo bởi một imager hồng ngoại. Các thiết lập được hiển thị trong hình. 13. Đối với các thí nghiệm trong hình. 11, máy sưởi được gắn liền với một sắt hàn kiểm soát nhiệt độ, được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ của máy sưởi vào khoảng 60 ◦C. Sung. 14 cho thấy mối quan hệ giữa nhiệt độ đo được (bởi các mảng cảm biến nhiệt độ) và khoảng cách cảm biến nhiệt. Đối với trường hợp này, máy của thanh-hình dạng (hình. 12 (a)) được sử dụng. Nhiệt độ hiển thị trong hình. 14 là nhiệt độ đo được tại các trung tâm của lò sưởi thanh-hình dạng. Không phải là sự nhạy cảm của chip cảm biến nhiệt độ là 0.01 V / ◦C [15]. Rõ ràng, các lò sưởi của các hình dạng khác nhau, bao gồm cả thanh-hình dạng, hình tam giác, hình dạng, hình tròn, hình dạng và hình dạng vuông, được giải quyết rõ ràng bởi các mảng nhiệt độ cảm ứng. Sự phân bố áp suất đo bằng cách sử dụng tem acrylic của mô hình khác nhau được thể hiện trong hình. 15 và 16 cho thấy hình ảnh của những con tem. Các kích thước của mẫu tem rắn cũng được chỉ định trong hình. 15. Đối với hình. 15 (một), áp lực áp dụng được sản xuất bằng cách đặt một trọng lượng 1 kg vào đầu của con tem hình chữ T. Tương tự như vậy, một trọng lượng 500 g được sử dụng cho hình. 15 (b-d). Lưu ý rằng hình ảnh viễn hai chiều của các phép đo nhiệt độ và áp suất thu được bằng cách sử dụng 8 × 8 mảng cảm biến. Các mảng cảm biến linh hoạt bịa đặt là uốn cong xuống một bán kính 4 mm mà không có bất kỳ suy thoái trong chức năng.
Chúng tôi cũng đã thực hiện một thí nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiễu xuyên âm thiết kế đề xuất của chúng tôi. Như thể hiện trong hình. 17 (một), khi các phần tử cảm biến tại các trung tâm của mảng (tức là, ST) là dưới một áp suất không đổi trong 312 kPa (tức là, các vùng tiếp xúc là 3.14m × 10-6 m, và các lực lượng áp dụng là 0,98 N ), chúng tôi đo đầu ra của phần tử trung tâm cảm biến (ST) cũng như các kết quả đầu ra của các phần tử cảm biến lân cận (Sa, Sb, Sc, Sd và Se). Khoảng cách sân giữa mỗi phần tử cảm biến là d. Do đó, khoảng cách giữa các yếu tố trung tâm và các yếu tố liền kề Sa, Sb, Sc, Sd và Se là d, √2d, 2d, √5d và √8d, tương ứng. Đối với thiết kế đề xuất của chúng tôi, sản lượng phần tử cảm biến trên Sa, Sb, Sc, Sd và Se là không quan sát được (ví dụ, ở cấp độ tiếng ồn) khi các yếu tố trung tâm ST được nhấn. Kết quả đo được hiển thị trong hình. 17 (b). Để chứng minh những lợi thế của thiết kế đề xuất của chúng tôi, chúng tôi cũng đã chế tạo một mảng cảm biến xúc giác bằng cách phân phát một tờ polymer dẫn điện largearea trên chất nền linh hoạt cùng. Dưới áp lực ứng dụng tương tự, kết quả đo cũng được hiển thị trong hình . 17 (b). Rõ ràng, đối với các thiết bị với một tấm polymer dẫn điện có diện tích lớn, sự thay đổi kháng trên các yếu tố trung tâm cảm biến không ảnh hưởng đến các tín hiệu đầu ra của các nguyên tố lân cận. Vì vậy, thiết kế của chúng tôi đã đề xuất với phần tử cảm biến cô lập thực sự cung cấp cách ly tín hiệu tốt hơn giữa các thành phần cảm biến. Lưu ý rằng trong hình. 17 (b), các tín hiệu đầu ra của các nguyên tố lân cận trong cả hai trường hợp là bình thường với tín hiệu đầu ra của các yếu tố ST tương ứng của họ để minh hoạ rõ ràng về hiệu ứng nhiễu xuyên âm. 5. Kết luận Trong công việc này, thiết kế, chế tạo và đo lường của một hệ thống cảm biến linh hoạt mảng được trình bày. Các mảng cảm biến, trong đó gồm có một mảng nhiệt độ cảm biến 8 × 8 và một mảng cảm biến xúc giác 8 × 8, và sẽ được sử dụng làm da nhân tạo cho các ứng dụng robot. Sử dụng kỹ thuật vi cơ, các yếu tố xúc giác và nhiệt độ cảm biến không đồng nhất được tích hợp trên một bộ phim đồng-PI linh hoạt. Ngoài ra, một phương pháp mới để sản xuất phương pháp phần tử cảm biến xúc giác được đề xuất. Phương pháp này có hiệu quả có thể làm giảm nhiễu xuyên âm giữa mỗi phần tử cảm biến. Tương ứng mạch quét cho từng mảng cảm biến được thiết kế và thực hiện. Kết quả đo cũng được trình bày. Lời cảm ơn Dự án này được tài trợ bởi ITRI, Đài Loan, Trung Hoa Dân Quốc. Các tác giả xin chân thành cảm ơn cho Bonnie T.-T. Chia để được giúp đỡ trên đế chế tạo linh hoạt.
Hình 9. (a) Mối quan hệ của điện trở suất so với áp dụng áp lực đối với vật liệu polymer dẫn điện khác nhau. (b) Mối quan hệ của các biến dạng của vs. polymer dẫn điện gây áp lực đối với vật liệu polymer dẫn điện khác nhau. Lưu ý rằng các polymer dẫn điện đo được cắt tỉa như một vòng tròn-hình dạng với đường kính 3mm và 0.5mm độ dày. Bộ phim polymer sau đó được kẹp bởi một tấm đồng và một máy dò kim loại. Đường kính của đầu dò kim loại cũng là 3 mm. Các tấm đồng và thăm dò kim loại được kết nối với một vạn năng để đo điện trở. Điện trở tương ứng của vật liệu có thể được đánh giá bởi các giá trị điện trở đo. Các mối quan hệ đo của điện trở suất vs áp lực áp dụng cho các vật liệu polymer với các thành phần khác nhau được thể hiện trong hình. 9 (a). Mỗi một đường cong trong hình là kết quả trung bình bằng cách đo một tờ mẫu 50 lần với áp lực ứng dụng khác nhau. Các thanh lỗi chỉ ra các giá trị tối đa và tối thiểu đo. Rõ ràng, các polymer trộn với carbon nano-xơ cho các câu trả lời tốt nhất về sự ổn định và lặp lại. Mối quan hệ giữa tải áp dụng và biến dạng của polymer dẫn điện được thể hiện trong hình. 9 (b). Dựa trên các kết quả đo, mô-đun của trẻ của polyme pha trộn với carbon đen, carbon nano sợi và bột graphite được ước tính là 659, 659 và 1653 kPa, respectively.Note rằng modulus theYoung cho polyme pha trộn với bột than chì cao hơn rất nhiều hơn mô đun của PDMS điển hình của Young. Chúng tôi cho rằng đó là do tỷ lệ phần trăm trọng lượng cao của bột than chì trong hỗn hợp, đó là cần thiết cho điện trở thích hợp cho cảm biến xúc giác. Sung. 10 (a-c) là những hình ảnh SEM của mẫu polymer trộn với carbon đen, bột graphite, và carbon nano-xơ, tương ứng. Sung. 10 (một) cho thấy "carbon đen" các hạt được dễ dàng tổng hợp, mà có thể làm cho độ dẫn rất thấp. Ngoài ra, các polymer trở nên xốp khi trộn với bột than chì, như thể hiện trong hình. 10 (b), mà có thể là lý do tại sao dẫn điện của nó là tương đối ổn định. Sung. 10 (c) cho thấy carbon nano-xơ được đều hòa lẫn trong PDMS.
Sự phân bố nhiệt độ đo cho các máy sưởi của các hình dạng khác nhau được thể hiện trong hình. 11. Trong nhiệt độ màu đồ bảng điều khiển, các đường màu đỏ chỉ ra các lò sưởi trong đó bao gồm các dây kim loại mỏng 1mm đường kính. Những hình ảnh của các lò sưởi được hiển thị trong hình. 12. Trong khi đo, khoảng cách giữa máy và các mảng cảm biến khoảng 5 mm. Nhiệt độ của máy sưởi được đo bởi một imager hồng ngoại. Các thiết lập được hiển thị trong hình. 13. Đối với các thí nghiệm trong hình. 11, máy sưởi được gắn liền với một sắt hàn kiểm soát nhiệt độ, được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ của máy sưởi vào khoảng 60 ◦C. Sung. 14 cho thấy mối quan hệ giữa nhiệt độ đo được (bởi các mảng cảm biến nhiệt độ) và khoảng cách cảm biến nhiệt. Đối với trường hợp này, máy của thanh-hình dạng (hình. 12 (a)) được sử dụng. Nhiệt độ hiển thị trong hình. 14 là nhiệt độ đo được tại các trung tâm của lò sưởi thanh-hình dạng. Không phải là sự nhạy cảm của chip cảm biến nhiệt độ là 0.01 V / ◦C [15]. Rõ ràng, các lò sưởi của các hình dạng khác nhau, bao gồm cả thanh-hình dạng, hình tam giác, hình dạng, hình tròn, hình dạng và hình dạng vuông, được giải quyết rõ ràng bởi các mảng nhiệt độ cảm ứng. Sự phân bố áp suất đo bằng cách sử dụng tem acrylic của mô hình khác nhau được thể hiện trong hình. 15 và 16 cho thấy hình ảnh của những con tem. Các kích thước của mẫu tem rắn cũng được chỉ định trong hình. 15. Đối với hình. 15 (một), áp lực áp dụng được sản xuất bằng cách đặt một trọng lượng 1 kg vào đầu của con tem hình chữ T. Tương tự như vậy, một trọng lượng 500 g được sử dụng cho hình. 15 (b-d). Lưu ý rằng hình ảnh viễn hai chiều của các phép đo nhiệt độ và áp suất thu được bằng cách sử dụng 8 × 8 mảng cảm biến. Các mảng cảm biến linh hoạt bịa đặt là uốn cong xuống một bán kính 4 mm mà không có bất kỳ suy thoái trong chức năng.
Chúng tôi cũng đã thực hiện một thí nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiễu xuyên âm thiết kế đề xuất của chúng tôi. Như thể hiện trong hình. 17 (một), khi các phần tử cảm biến tại các trung tâm của mảng (tức là, ST) là dưới một áp suất không đổi trong 312 kPa (tức là, các vùng tiếp xúc là 3.14m × 10-6 m, và các lực lượng áp dụng là 0,98 N ), chúng tôi đo đầu ra của phần tử trung tâm cảm biến (ST) cũng như các kết quả đầu ra của các phần tử cảm biến lân cận (Sa, Sb, Sc, Sd và Se). Khoảng cách sân giữa mỗi phần tử cảm biến là d. Do đó, khoảng cách giữa các yếu tố trung tâm và các yếu tố liền kề Sa, Sb, Sc, Sd và Se là d, √2d, 2d, √5d và √8d, tương ứng. Đối với thiết kế đề xuất của chúng tôi, sản lượng phần tử cảm biến trên Sa, Sb, Sc, Sd và Se là không quan sát được (ví dụ, ở cấp độ tiếng ồn) khi các yếu tố trung tâm ST được nhấn. Kết quả đo được hiển thị trong hình. 17 (b). Để chứng minh những lợi thế của thiết kế đề xuất của chúng tôi, chúng tôi cũng đã chế tạo một mảng cảm biến xúc giác bằng cách phân phát một tờ polymer dẫn điện largearea trên chất nền linh hoạt cùng. Dưới áp lực ứng dụng tương tự, kết quả đo cũng được hiển thị trong hình . 17 (b). Rõ ràng, đối với các thiết bị với một tấm polymer dẫn điện có diện tích lớn, sự thay đổi kháng trên các yếu tố trung tâm cảm biến không ảnh hưởng đến các tín hiệu đầu ra của các nguyên tố lân cận. Vì vậy, thiết kế của chúng tôi đã đề xuất với phần tử cảm biến cô lập thực sự cung cấp cách ly tín hiệu tốt hơn giữa các thành phần cảm biến. Lưu ý rằng trong hình. 17 (b), các tín hiệu đầu ra của các nguyên tố lân cận trong cả hai trường hợp là bình thường với tín hiệu đầu ra của các yếu tố ST tương ứng của họ để minh hoạ rõ ràng về hiệu ứng nhiễu xuyên âm. 5. Kết luận Trong công việc này, thiết kế, chế tạo và đo lường của một hệ thống cảm biến linh hoạt mảng được trình bày. Các mảng cảm biến, trong đó gồm có một mảng nhiệt độ cảm biến 8 × 8 và một mảng cảm biến xúc giác 8 × 8, và sẽ được sử dụng làm da nhân tạo cho các ứng dụng robot. Sử dụng kỹ thuật vi cơ, các yếu tố xúc giác và nhiệt độ cảm biến không đồng nhất được tích hợp trên một bộ phim đồng-PI linh hoạt. Ngoài ra, một phương pháp mới để sản xuất phương pháp phần tử cảm biến xúc giác được đề xuất. Phương pháp này có hiệu quả có thể làm giảm nhiễu xuyên âm giữa mỗi phần tử cảm biến. Tương ứng mạch quét cho từng mảng cảm biến được thiết kế và thực hiện. Kết quả đo cũng được trình bày. Lời cảm ơn Dự án này được tài trợ bởi ITRI, Đài Loan, Trung Hoa Dân Quốc. Các tác giả xin chân thành cảm ơn cho Bonnie T.-T. Chia để được giúp đỡ trên đế chế tạo linh hoạt.
đang được dịch, vui lòng đợi..
Các ngôn ngữ khác
Hỗ trợ công cụ dịch thuật: Albania, Amharic, Anh, Armenia, Azerbaijan, Ba Lan, Ba Tư, Bantu, Basque, Belarus, Bengal, Bosnia, Bulgaria, Bồ Đào Nha, Catalan, Cebuano, Chichewa, Corsi, Creole (Haiti), Croatia, Do Thái, Estonia, Filipino, Frisia, Gael Scotland, Galicia, George, Gujarat, Hausa, Hawaii, Hindi, Hmong, Hungary, Hy Lạp, Hà Lan, Hà Lan (Nam Phi), Hàn, Iceland, Igbo, Ireland, Java, Kannada, Kazakh, Khmer, Kinyarwanda, Klingon, Kurd, Kyrgyz, Latinh, Latvia, Litva, Luxembourg, Lào, Macedonia, Malagasy, Malayalam, Malta, Maori, Marathi, Myanmar, Mã Lai, Mông Cổ, Na Uy, Nepal, Nga, Nhật, Odia (Oriya), Pashto, Pháp, Phát hiện ngôn ngữ, Phần Lan, Punjab, Quốc tế ngữ, Rumani, Samoa, Serbia, Sesotho, Shona, Sindhi, Sinhala, Slovak, Slovenia, Somali, Sunda, Swahili, Séc, Tajik, Tamil, Tatar, Telugu, Thái, Thổ Nhĩ Kỳ, Thụy Điển, Tiếng Indonesia, Tiếng Ý, Trung, Trung (Phồn thể), Turkmen, Tây Ban Nha, Ukraina, Urdu, Uyghur, Uzbek, Việt, Xứ Wales, Yiddish, Yoruba, Zulu, Đan Mạch, Đức, Ả Rập, dịch ngôn ngữ.
- they set off on a remarkable trip, which
- Can you explain to me why I should take
- là nó
- báo cáo cuối kì vẫn chưa có kết q
- chơi theo mọi người cho dù môn thể thao
- complain
- However, initial data for the school yea
- nowaday, the society is development, so
- We plan to improve the emotion classifie
- 祝你今年生日是一个很大的乐趣，快乐，早日找到真爱，不管你选择谁，我会永远支持你ủ
- bạn còn tiếp tục với blog chứ ?
- 祝你今年生日是一个很大的乐趣，快乐，早日找到真爱，不管你选择谁，我会永远支持你ủ
- How
- Chúng ta sử dụng quả bóng di chuyển trên
- Maybe, u're in such a bad mood now but i
- Get out
- Các dạng kết cấu che nắng có thể áp dụng
- Be my love, my dear love to sleep
- love you from bottom of her heart uncond
- Xây dựng nhà máy sản xuất xe gắn máy mới
- Marketing dịch vụ được phát triển trên c
- holiday debt
- 还送了您十包共20双的袜子哦哦
- Bạn không thích nói chuyện với toi
