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4.1.3 MRE电阻推导 29
4.2 MRE阻值特性实验测量 33
4.2.1 压阻特性实验 33
4.2.2 磁阻特性实验 34
4.2.3 制备方式对比实验 36
5 螺线管磁场分析 38
5.1 螺线管磁场分布计算 38
5.1.1 忽略壁厚的有限长螺线管磁场分布 38
5.1.2 厚壁螺线管磁场分布 42
5.2 螺线管磁场仿真 46
5.3 计算、仿真及实验结果对比分析 47
6 MRE触觉传感作动器结构设计及分析 49
6.1 装置结构设计及选择 49
6.1.1 利用MRE磁阻特性的设计 49
6.1.2 利用MRE压阻特性及磁致模量变化的设计 55
6.2 触觉传感作动器结构仿真分析及计算 59
6.2.1 方案三仿真分析结果 59
6.2.2 方案五计算分析结果 63
6.3 实物示意模型制作 67
结 论 69
致 谢 71
参考文献 72
1 引言
1.1 研究背景
在漫长的生命演进过程中，人类逐渐进化发展出视觉、嗅觉、听觉、觉和触觉等感官来对外界世界进行感知和认识，这五种感觉统称为五感。触觉是分布于人体全身所有皮肤表面的末梢神经接受来自外界的振动、压力、热度、湿度等一系列刺激的感官[1]。触觉是一般生物用来定位的重要手段。几乎所有生物对于外界事物具体性质的认知和分析以及准确而细致的区分自我和外界都主要依赖触觉感觉。当今世界，科技迅速发展，各种技术日新月异，人类在所有工作中扮演的角色正在由实际执行者逐渐向控制操纵者转变，而原先需要操作者亲自手工完成的工作正在逐渐被可以模仿人类行为和感觉的智能机器人接手。为了逼真的再现人体所能感应的感官范畴，科学家们正大力研究如何通过传感器和机械结构模拟人体的感觉，向机器人或探测器准确传递感觉信号。由于触觉是人体最为复杂的感官，并且由于人类对于视觉的过度依赖而对触觉或多或少的忽略导致其很少为研究者们探索模拟。然而，在大量实验数据和事实面前，研究者们逐渐发现触觉的感应绝不仅仅是视觉等其他感官的补充，而在定位和对外界事物认知的过程中起到至关重要的作用。因此，在过去的几十年间，研究们在触觉技术的研发上投入了大量的时间、金钱和精力。