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第1章 绪论1

1.1概述2

1.2智能机器人感知技术的发展4

1.3智能机器人信息获取概述7

参考文献8

第2章 智能机器人感知系统10

2.1概述11

2.2智能机器人多维力/力矩信息感知获取15

2.2.1智能机器人多维力/力矩传感器研究现状15

2.2.2智能机器人多维力/力矩传感器的分类19

2.2.3电阻式多维力/力矩传感器检测原理19

2.2.4智能机器人多维力/力矩传感器的发展20

2.3智能机器人触觉感知技术23

2.3.1压电式触觉传感器23

2.3.2压阻式触觉传感器25

2.3.3电容式触觉传感器26

2.3.4其他触觉传感器28

2.3.5触觉传感器的应用30

2.3.6触觉传感器的发展趋势33

2.3.7存在问题40

参考文献40

第3章 力敏导电橡胶的理论基础44

3.1概述45

3.2导电橡胶的导电性46

3.2.1基础理论46

3.2.2导电机理47

3.3导电橡胶的力敏特性49

3.3.1压敏特性50

3.3.2外力-电阻计算模型51

3.4力敏导电橡胶的应用56

3.4.1力敏导电橡胶的特色应用56

3.4.2力敏导电橡胶在触觉传感器中的应用57

参考文献60

第4章 柔性三维触觉传感器的结构研究62

4.1概述63

4.2整体三层式结构65

4.2.1阵列结构及力学模型65

4.2.2局限性分析68

4.3整体两层式结构69

4.3.1阵列结构及力学模型69

4.3.2局限性分析74

4.4改进型两层式结构74

4.4.1阵列结构及力学模型74

4.4.2仿真实验80

4.4.3局限性分析82

参考文献83

第5章 整体两层网状式结构的柔性三维触觉传感器研究84

5.1概述85

5.2整体两层对称式网状结构的传感器研究85

5.2.1阵列结构85

5.2.2行列扫描电路87

5.2.3传感器的解耦89

5.3整体两层非对称式网状结构的传感器研究100

5.3.1阵列结构100

5.3.2单点受力模型101

5.3.3多点受力模型103

5.3.4解耦实验105

5.4基于隧道效应模型的传感器研究116

5.4.1敏感单元的制作流程118

5.4.2受力分析120

5.4.3解耦方法探讨124

参考文献125

第6章 柔性三维触觉传感器的标定研究126

6.1概述127

6.2标定平台的设计128

6.3标定实验130

6.4基于BP神经网络的柔性三维触觉传感器标定134

6.4.1 B P神经网络134

6.4.2利用BP神经网络实现传感器标定136

参考文献143

第7章 机器人力觉信息获取的研究144

7.1电阻式多维力/力矩传感器检测原理145

7.2电容式多维力/力矩传感器检测原理149

7.3压电式多维力/力矩传感器检测原理151

7.4光纤光栅式多维力/力矩传感器检测原理155

7.5力觉传感器性能评价指标156

7.6机器人微型指尖少维力/力矩信息获取的研究157

7.6.1四维指尖力/力矩传感器结构157

7.6.2五维力/力矩传感器结构160

7.6.3静、动力学仿真及分析162

7.6.4应变片布片及组桥173

7.6.5标定及校准实验设计与维间解耦177

7.6.6传感器精度性能评价179

7.6.7机器人微型四维指尖力/力矩信息获取实例181

参考文献184

第8章 机器人多维力/力矩传感器解耦方法的研究185

8.1静态线性解耦187

8.1.1直接求逆法（n=6）187

8.1.2最小二乘法（n＞6）187

8.2静态非线性解耦188

8.2.1基于BP神经网络的多维力/力矩传感器解耦188

8.2.2基于支持向量机SVR的多维力/力矩传感器解耦189

8.2.3基于极限学习机的多维力/力矩传感器解耦192

8.2.4稀疏电压耦合贡献的极限学习机解耦（MIVSV-ELM）195

8.3实验197

8.3.1标定实验197

8.3.2解耦实验199

8.3.3 BP、SVR及ELM三种非线性解耦算法的对比分析204

参考文献205

第9章 基于力觉感知的三维坐标测量系统206

9.1接触式三维坐标测量和补偿原理208

9.1.1基于五维力/力矩传感器的三维坐标测量原理208

9.1.2三维坐标测量弹性变形补偿208

9.1.3三维坐标测量综合不确定度209

9.2基于五维力/力矩传感器的探测头系统设计210

9.2.1集成式五维力/力矩传感器的设计210

9.2.2仿真驱动的集成式五维力/力矩传感器的设计211

9.3五维力/力矩传感器的研制213

9.4五维力/力矩传感器的标定216

参考文献218

第10章 仿人机器人足部多维力/力矩传感器的设计与研究219

10.1概述220

10.2基于Stewart的六维力/力矩传感器概述221

10.2.1Stewart并联机构简介221

10.2.2基于Stewart并联机构的六维力传感器概述222

10.3仿人机器人新型足部设计及六维力/力矩消息获取实现226

10.3.1仿人机器人足部概述226

10.3.2基于并联机构的新型足部机构设计226

10.3.3运动学分析228

10.3.4刚度分析231

10.3.5足部力/力矩信息获取233

10.4基于柔性并联机构的六维力/力矩传感器238

10.4.1新型关节设计238

10.4.2基于柔性并联机构的六维力/力矩传感器结构240

参考文献241

第11章 水下机器人腕部六维力/力矩信息获取243

11.1概述244

11.2水下特殊环境下的力感知关键技术244

11.3水下机器人腕部六维力/力矩传感器设计245

11.3.1系统构造及检测原理245

11.3.2传感器静态力学分析247

11.3.3传感器布片及组桥252

11.3.4传感器精度性能评价255

11.4水下六维力/力矩传感器扩展：超薄六维力/力矩传感器257

11.5水下机器人腕部六维力/力矩信息获取应用实例261

参考文献262

附录 多维力传感器解耦算法代码263