仿生湿吸二维微力传感器设计与试验研究.pdfVIP

2014年 第33卷 第3期 传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 79 仿生湿吸二维微力传感器设计与试验研究 何 斌 ，蔡 蜜 ，王 昆 (1．同济大学 电子信息工程学院，上海201804；2．同济大学 机械工程学院，上海201804) 摘 要：设计了一种 L型的二维微力传感器 ，该二维微力传感器采用悬臂梁式结构。在弹性力学和材料 力学基础上，利用Solidworks三维建模软件和ANSYS仿真软件对传感器分别进行模型建立和有限元应变 分析。对该二维微力传感器的实体进行标定，得出了力和输出电压之间的关系。然后，在设计与分析二维 微力传感器的基础上 ，研制了二维微力传感器阵列测试系统。最后 ，在测试系统实施了不同预压力下的湿 吸力测试试验，验证了传感器和系统的可靠性。 关键词：仿生湿吸；微力传感器；ANSYS；标定 中图分类号：TP212．9 文献标识码：B 文章编号：1000-9787(2014)03-0079-03 Designofbionicwetadhesion2D micro-forcesensor and experimentalstudy HEBin ，CAIMi．WANG Kun (1．SchoolofElectronicandInformationEngineering，TongjiUldversity，Shanghai201804，China； 2．SchoolofMechanicalEngineering，TongjiUniversity，Shanghai201804，China) Abstract：AL—shapedtwo—dimensional(2D)micro—forcesensorwithcnatileverbeamstructureisdesigned．Onthe basisofelasticmechanicsand mechanicsofmaterials，tobuild modelwith3D softwareSolidworksand stress analysiswithsimulationsoftwraeANSYS．Calibratesensorentity，toobtainrelationshipbetweenforceandoutput voltage．Onthebasisofdesignandna alysison2Dmicro—forcesensor，a2Darraytestsystem ofmicro—forcesensors isdeveloped．Finally，wetadhesiontestexperimentsunderdifferentpreloadareimplementedon testsystem to verifyreliabilityofsensorandsystem． Keywords：bionicwetadhesion；micro—forcesensor；ANSYS；calibration 0 引 言 可以用于限位。传感器阵列上方 (垂直梁的顶端的小方块 自然界进化出一些具有超强爬壁黏附能力的动物 ，它 处)的结构设计可以满足大的测试平面完成，适用于体型 们能在任意角度的表面(如垂直表面，甚至天花板)自由爬 大、质量轻的爬行动物的测试，也可适用于小体型爬行动物 行，在爬行过程中它们的脚掌与爬行表面之间的吸附力由 长距离爬行运动的观察与测试。 用硬铝合金一次加工成型的弹性体，加工过程中采用 法向吸附力和切向吸附力两部分组成 因此 ，研制一种 线切割工艺。电阻应变