基于机器学习的柔性触觉传感器设计

the machine learning classification algorithm． Experimental results indicate that the flexible sensor can detect the
pressure position effectively，the spatial resolution is 2．5 cm，and the accuracy is 83．63%． In addition，the proposed
摘 要： 提出了一种有效检测压力位置的柔性触觉传感器设计方案。以碳纳米管为导电填料，以聚氨酯为基体，制备了一种
可大面积成型的柔性压敏材料。同时，采用微处理器 STM32F103、多路模拟开关 CD4051 和阻抗测量芯片 AD5933 搭建了信号
采集电路，通过放置在边界的电极采集柔性材料内部的阻抗信息，利用机器学习分类算法检测压力位置。实验结果表明： 柔
柔性传感器是一种用于感知表面作用力分布的 柔性器件，因其优良的柔软性与伸展性，适用于贴附 各种不规则表面，在机器人皮肤、可穿戴设备、医疗 检测等领域有广泛的应用前景［1－3］。随着机器人技 术的不断发展，应用于机器人皮肤的柔性触觉传感 器引起了人们的广泛关注，其中阵列式柔性触觉传 感器应用最为广泛［4－5］。Chang 等人［6］采用丝网印
2．Institute of Advanced Manufacturing Technology，Hefei Institute of Physical science，Chinese academy of sciences，Changzhou Jiangsu 213164，China）
Abstract： A flexible tactile sensor that can effectively detect the pressure position is proposed and designed． A pres-
第 32 卷 第 3 期 OF SENSOＲS AND ACTUATOＲS
Vol. 32 No. 3 Mar． 2019
Design of Flexible Tactile Sensor Based on Machine Learning*
HAO Zhiliang1，MA Gang2，DONG Shuai2，WANG Caiping2，WANG Xiaojie1，2*
（ 1．Engineering Ｒesearch Center of Automotive Electronics and Embedded System，Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，China；
EEACC： 7230
doi： 10．3969 / j．issn．1004－1699．2019．03．005
基于机器学习的柔性触觉传感器设计*
郝志良1，马 刚2，董 帅2，王彩萍2，王晓杰1，2*
（ 1．重庆邮电大学汽车电子与嵌入式系统工程研究中心，重庆 400065； 2．中国科学院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所，江苏 常州 213164）
flexible tactile sensor has no internal conductor，simple structure，and low cost that can be produced massively for
practical applications．
Key words： flexible tactile sensor； position detection； carbon nanotube； impedance measurement； machine learning
项目来源： 常州市科技计划项目 （ CJ20180016） ； 江苏省重点研发计划项目 （ BE2017007 － 1） ； 常 州 高 技 术 重 点 实 验 室 项 目 （ CM20183004）
multi-channel analog switch CD4051 and impedance detection chip AD5933． The internal resistance information of
the flexible material is collected by the electrodes placed at the boundary，and the pressure position is detected by
性传感器能有效检测压力位置，空间分辨率为 2．5 cm，准确率为 83．63%。此外，提出的传感器内部无导线分布，结构简单，成
本较低，易于大规模生产和应用。
关键词： 柔性触觉传感器； 位置检测； 碳纳米管； 阻抗测量； 机器学习
中图分类号： TP212．1
文献标识码： A
文章编号： 1004－1699（ 2019） 03－0346－05
sure sensitive soft material with large area are fabricated by using carbon nanotubes as conductive filler and polyure-
thane as substrate． Meanwhile，the signal acquisition circuit is set up based on the microprocessor STM32F103，
刷技术将有机电阻印制在聚酰亚胺衬底上，成功研 发了一种用于多点触摸检测的柔性传感器。由于设 计了具有凸起结构的顶膜，该传感器具有较大的挠 度和快速灵敏的响应特性。Tee 等人［7］利用压敏薄 片和印刷环形振荡器制备一种可以将压力直接转化 为数字信号的机械感受器，这种感受器可以集成在 大面积柔性基体上，其灵敏程度与人类皮肤可以相