Aigtek功率放大器在向心折叠磁化弧形触觉传感器设计中的应用

【概述】

本研究中使用功率放大器，搭建传感器静动态测试平台。针对机器人抓取中滑移检测对高切向灵敏度与快速响应的需求，以及现有磁性触觉传感器在此方面的不足，本研究提出了一种基于向心折叠磁化薄膜的新型弧形触觉传感器。该传感器由弧形磁性薄膜、硅胶弹性体与隧道磁阻（TMR）元件构成，通过独特的向心折叠磁化在敏感区构建高梯度磁场。通过建立力-磁-电转换模型并进行实验验证，该传感器实现了对法向力与切向力的高灵敏度、快速线性感知，并成功应用于机械手的拉拽与旋转滑移实时检测，为抓取稳定性控制提供了有效的解决方案。

实验名称：基于向心折叠磁化弧形触觉传感器的法向/切向静动态输出特性测试与机械手滑移检测实验。

实验目的：本研究旨在验证所提出的向心折叠磁化弧形触觉传感器的性能。通过搭建静动态测试平台，重点验证传感器在法向力与切向力作用下的线性输出、灵敏度、响应时间及稳定性，评估其力-电压模型的准确性，并通过机械手集成实验验证其在实时检测拉拽滑移与旋转滑移现象中的应用潜力，为机器人精密抓取中的触觉感知与滑移预警提供一种有效的传感方案。

测试设备：法向/切向力静态与动态特性测试系统（数显式推拉力计、信号发生器、功率放大器、模态激振器）、信号采集与处理系统（直流稳压电源、数据采集卡、PC机）以及滑移检测应用验证系统（六轴机械臂、三指自适应机械手）。

实验过程：本研究通过构建传感器力-磁-电转换模型，结合静动态实验与集成测试，系统验证了弧形触觉传感器的性能。理论层面建立了法向力与切向力作用下的输出电压模型；实验上，依次进行了法向/切向力静态特性、动态响应特性测试，并最终将传感器集成于机械手进行了拉拽与旋转滑移检测。结果表明，该传感器实现了对法向力与切向力的高灵敏度、快速线性感知，并成功识别了抓取过程中的滑移起始与摩擦状态变化，验证了其在机器人精密抓取中进行触觉感知与状态反馈的应用价值。

图1弧形磁性触觉传感器的动态输出测试系统框图

实验结果：所提出的弧形触觉传感器实现了对法向力（19.2mV/N）与切向力（93.3mV/N）的高灵敏度、快速感知（响应时间分别为38ms和34ms），实验数据与理论模型高度吻合。传感器在动态测试中表现稳定，集成于机械手后，成功实现了对拉拽与旋转滑移的灵敏、实时检测。

图2弧形磁性触觉传感器的静态切向力实验曲线

图3弧形磁性触觉传感器的动态响应实验

安泰放大器在此应用中的产品优势：

1.宽频带与平坦响应——精准覆盖传感器动态测试所需频率范围，保障频响特性评估准确性

2.大功率输出能力——驱动模态激振器产生足够幅值的动态力，覆盖传感器量程

3.低失真与高输出稳定性——保障动态激励波形纯净

【推荐产品】：ATA-300系列功率放大器

图：ATA-300系列功率放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。

审核编辑 黄宇