본 논문에서는 실리콘 스트레인 게이지를 PI필름 위에 8 × 8 어레이로 배열하여 기존의 실리콘과 폴리머 기반 촉각센서의 단점을 보완하고 서로의 장점을 융합한 실리콘-폴리머 융합 기반으로 촉각센서를 제작하였다. 또한, PDMS를 이용하여 센서를 덮어줌으로써 피부와 같은 느낌을 주도록 하며, 진피가 수용기들을 보호하고 물리적 신호를 전달해주는 역할을 하듯이 PDMS가 ...
본 논문에서는 실리콘 스트레인 게이지를 PI필름 위에 8 × 8 어레이로 배열하여 기존의 실리콘과 폴리머 기반 촉각센서의 단점을 보완하고 서로의 장점을 융합한 실리콘-폴리머 융합 기반으로 촉각센서를 제작하였다. 또한, PDMS를 이용하여 센서를 덮어줌으로써 피부와 같은 느낌을 주도록 하며, 진피가 수용기들을 보호하고 물리적 신호를 전달해주는 역할을 하듯이 PDMS가 센서 시스템을 보호하고 압력을 스트레인 게이지로 전달하도록 하였다. 전달된 압력은 게이지의 접촉 저항을 변형시키며 이 저항을 이용하여 비 반전 증폭 회로를 구성하였다. 증폭 회로는 접촉 저항이 작아질수록 출력 전압은 커지도록 설계 하였으며 이 때 출력 전압을 측정하여 센서에 전달된 압력의 세기를 알 수 있도록 하였다. 영전위법을 이용하여 어레이 형태로 배열된 각 단일 게이지끼리 상호 간섭의 영향을 최소화 하며 신호처리 방법으로써 스위치를 이용하여 단일 게이지가 위치한 행만 접지하고 나머지는 가상 접지로 연결하여 각 열의 출력 전압을 순서대로 측정한다. 어레이로 구성된 센서의 응답속도를 높이기 위해서 NI(National Instruments)사의 PXI-2532(매트릭스 스위치)와 PXI-6123(8개 동시 샘플 아날로그 입력, 16비트, 채널당 500 kS/s)을 사용하여 빠른 스캐닝과 동시 샘플링을 가능하게 하였다. 센서 제작 공정은 MEMS 기술을 이용하였고, 향후 로봇 손가락 팁에 적용하여 로봇이 인간을 대신하여 위험하고 정교한 작업을 할 수 있도록 유연하고 공간분해능이 높은 인간의 손가락 피부를 모방한 촉각센서 제작 기술을 제안한다.
본 논문에서는 실리콘 스트레인 게이지를 PI필름 위에 8 × 8 어레이로 배열하여 기존의 실리콘과 폴리머 기반 촉각센서의 단점을 보완하고 서로의 장점을 융합한 실리콘-폴리머 융합 기반으로 촉각센서를 제작하였다. 또한, PDMS를 이용하여 센서를 덮어줌으로써 피부와 같은 느낌을 주도록 하며, 진피가 수용기들을 보호하고 물리적 신호를 전달해주는 역할을 하듯이 PDMS가 센서 시스템을 보호하고 압력을 스트레인 게이지로 전달하도록 하였다. 전달된 압력은 게이지의 접촉 저항을 변형시키며 이 저항을 이용하여 비 반전 증폭 회로를 구성하였다. 증폭 회로는 접촉 저항이 작아질수록 출력 전압은 커지도록 설계 하였으며 이 때 출력 전압을 측정하여 센서에 전달된 압력의 세기를 알 수 있도록 하였다. 영전위법을 이용하여 어레이 형태로 배열된 각 단일 게이지끼리 상호 간섭의 영향을 최소화 하며 신호처리 방법으로써 스위치를 이용하여 단일 게이지가 위치한 행만 접지하고 나머지는 가상 접지로 연결하여 각 열의 출력 전압을 순서대로 측정한다. 어레이로 구성된 센서의 응답속도를 높이기 위해서 NI(National Instruments)사의 PXI-2532(매트릭스 스위치)와 PXI-6123(8개 동시 샘플 아날로그 입력, 16비트, 채널당 500 kS/s)을 사용하여 빠른 스캐닝과 동시 샘플링을 가능하게 하였다. 센서 제작 공정은 MEMS 기술을 이용하였고, 향후 로봇 손가락 팁에 적용하여 로봇이 인간을 대신하여 위험하고 정교한 작업을 할 수 있도록 유연하고 공간분해능이 높은 인간의 손가락 피부를 모방한 촉각센서 제작 기술을 제안한다.
In this paper, Silicon strain gauges arranged in 8 × 8 array on the PI film was manufactured to use for flexible tactile sensor. It is overcome disadvantages of existing sensor’s production method. Also, Using PDMS which covers tactile sensor gives feeling as human’s skin. Such dermis protects recep...
In this paper, Silicon strain gauges arranged in 8 × 8 array on the PI film was manufactured to use for flexible tactile sensor. It is overcome disadvantages of existing sensor’s production method. Also, Using PDMS which covers tactile sensor gives feeling as human’s skin. Such dermis protects receptors and conveys external pressure to receptors, PDMS protects sensor system and conduct the pressure to each silicon strain gauge. The conveyed pressure changes contact resistance of gauge and non inverting amplifier circuit is constructed using the contact resistance. The amplifier circuit was designed that if the resistance is decreased, the output voltage will be increased. So, we can detect where the pressure and how much pressure apply. Using zero potential method, cross-talk between each gauges is minimized. To process the signal, it connects the place of the column of each gauges using switch. Also, it measures the output voltage in the order of low connecting the rest of them in virtual connection. To raise the response time speed of the constructed sensor by the array, the study used PXI-2532 (Matrix switch) and PXI-6123 (8 simultaneous sample analog input, 16 bit, 500 kS/s of each channel) of the NI (National Instruments). It is able to make fast scanning and sampling at the same time. Manufacturing sensor method was used MEMS technology. This study suggests to apply on the robotic fingertips which emulates flexibility and high in spatial resolution of human finger, so the robot can do the dangerous and delicate work instead of human being.
In this paper, Silicon strain gauges arranged in 8 × 8 array on the PI film was manufactured to use for flexible tactile sensor. It is overcome disadvantages of existing sensor’s production method. Also, Using PDMS which covers tactile sensor gives feeling as human’s skin. Such dermis protects receptors and conveys external pressure to receptors, PDMS protects sensor system and conduct the pressure to each silicon strain gauge. The conveyed pressure changes contact resistance of gauge and non inverting amplifier circuit is constructed using the contact resistance. The amplifier circuit was designed that if the resistance is decreased, the output voltage will be increased. So, we can detect where the pressure and how much pressure apply. Using zero potential method, cross-talk between each gauges is minimized. To process the signal, it connects the place of the column of each gauges using switch. Also, it measures the output voltage in the order of low connecting the rest of them in virtual connection. To raise the response time speed of the constructed sensor by the array, the study used PXI-2532 (Matrix switch) and PXI-6123 (8 simultaneous sample analog input, 16 bit, 500 kS/s of each channel) of the NI (National Instruments). It is able to make fast scanning and sampling at the same time. Manufacturing sensor method was used MEMS technology. This study suggests to apply on the robotic fingertips which emulates flexibility and high in spatial resolution of human finger, so the robot can do the dangerous and delicate work instead of human being.
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