柔性觸覺傳感器關鍵技術與應用

第1章 緒論 001
1.1 柔性觸覺傳感器簡介 002
1.1.1 觸覺傳感器 002
1.1.2 柔性觸覺傳感器 002
1.1.3 柔性觸覺傳感器的發展 003
1.2 傳感器特性參數 006
1.2.1 靈敏度系數 006
1.2.2 量程 011
1.2.3 精度 011
1.2.4 非線性 012
1.2.5 重覆性 012
1.2.6 滯後 012
1.2.7 零點輸出 013
1.2.8 蠕變 013
1.2.9 激勵電壓 013
1.2.10 使用溫度範圍 013
參考文獻 014
第2章 基本原理與特性 020
2.1 電阻式傳感器 021
2.1.1 應變效應 021
2.1.2 接觸電阻 022
2.1.3 導電網絡 022
2.1.4 溫度誤差及其補償 023
2.1.5 測試註意事項 026
2.2 電容式傳感器 027
2.2.1 工作原理 027
2.2.2 輸出特性 027
2.2.3 測量電路 030
2.3 電感式傳感器 035
2.3.1 工作原理 035
2.3.2 等效電路 036
2.3.3 輸出特性 037
2.3.4 電感式傳感器的測量電路 038
2.4 壓電式傳感器 040
2.4.1 工作原理 040
2.4.2 輸出特性 041
2.4.3 測量電路 041
2.5 摩擦電式傳感器 042
2.5.1 垂直接觸-分離模式 043
2.5.2 水平滑動模式 044
2.5.3 單電極模式 045
2.5.4 獨立層模式 045
2.6 其他類型傳感器 047
2.6.1 磁電式傳感器 047
2.6.2 霍爾傳感器 047
參考文獻 048
第3章 柔性觸覺傳感材料與結構 049
3.1 金屬 050
3.1.1 傳統金屬 050
3.1.2 液態金屬 051
3.2 導電彈性體覆合材料 052
3.2.1 炭黑基傳感材料 053
3.2.2 CNT 基傳感材料 053
3.2.3 石墨烯基傳感材料 055
3.2.4 納米傳感材料 056
3.3 導電聚合物 057
3.4 離子導體 059
3.4.1 水凝膠 059
3.4.2 有機凝膠 059
3.5 柔性觸覺傳感結構 060
3.5.1 平面結構 061
3.5.2 雙層結構 061
3.5.3 三明治結構 062
3.5.4 異形傳感結構 063
3.5.5 仿生傳感結構 065
參考文獻 067
第4章 柔性觸覺傳感器制備方法 072
4.1 光刻-轉印技術 073
4.1.1 基本原理 073
4.1.2 率相關轉印技術 074
4.1.3 熱相關轉印技術 075
4.1.4 界面微結構調控轉印技術 075
4.1.5 激光輔助轉印技術 077
4.2 3D 打印 077
4.2.1 基本原理 078
4.2.2 制備技術 078
4.3 絲網印刷 083
4.3.1 基本原理 084
4.3.2 制備技術 084
4.4 噴墨打印 086
4.4.1 基本原理 086
4.4.2 制備技術 087
4.5 模板法 089
4.6 滴鑄與真空抽濾 093
4.7 噴塗/旋塗技術 094
4.8 其他方法 094
參考文獻 095
第5章 柔性仿生纖毛傳感器 100
5.1 仿生傳感器 101
5.2 仿生纖毛傳感器 101
5.3 生物纖毛結構及傳感機理 103
5.3.1 人體皮膚結構特征及其傳感機理 103
5.3.2 蜘蛛感受器及其傳感機理 113
5.4 基於皮膚仿生的多功能纖毛傳感器 127
5.4.1 概述 127
5.4.2 實驗部分 127
5.4.3 結果與討論 127
5.4.4 應用研究 135
5.5 基於蜘蛛仿生的振動傳感器 137
5.5.1 概述 137
5.5.2 實驗部分 137
5.5.3 結果與討論 139
5.6 基於仿生纖毛陣列的力、磁雙模態傳感器 150
5.6.1 概述 150
5.6.2 實驗部分 150
5.6.3 結果與討論 150
5.6.4 應用研究 157
參考文獻 160
第6章 柔性觸覺傳感器與機器人 166
6.1 機器人技術 167
6.2 機器人技術概述 167
6.2.1 微型機器人 167
6.2.2 軟體機械手 169
6.2.3 康覆機器人 170
6.2.4 軟體仿生機器人 170
6.3 機器人傳感器技術 171
6.3.1 可實現覆雜應力解耦的機械手 171
6.3.2 高速軌道列車輪軌力監測應用 181
參考文獻 189
第7章 柔性觸覺傳感器與人機交互 192
7.1 共形貼附理論 193
7.2 人體生理信號監測 195
7.2.1 脈搏波監測 195
7.2.2 血壓監測 196
7.2.3 呼吸監測 197
7.2.4 眼壓監測 198
7.2.5 其他生理信號監測 199
7.3 人體運動信號檢測 199
7.3.1 手語（手勢）識別 199
7.3.2 關節運動 200
7.3.3 步態監測 200
7.4 機械-顏色交互觸覺傳感器 200
7.4.1 材料制備 201
7.4.2 性能表征 204
7.4.3 人機交互 214
參考文獻 217
第8章 柔性觸覺傳感器與人工智能 218
8.1 人工智能技術 219
8.1.1 人工智能的概念 219
8.1.2 機器學習算法 219
8.1.3 人工神經網絡基礎 221
8.2 智能傳感器概述 224
8.3 基於肌電信號的人機交互系統 226
8.3.1 表面肌電信號基礎 226
8.3.2 抗電磁幹擾柔性電極 229
8.3.3 延遲閾值門算法 234
8.3.4 基於離散度的特征選擇算法 236
8.3.5 虛擬現實遊戲交互 242
8.3.6 遠程控制與智能駕駛 245
參考文獻 247
附錄 特征計算公式表 250