Piezodirenç Dokunsal Algılayıcı Karakteristikleri Hakkında Kapsamlı Bir Çalışma

Günümüzde, dokunsal sensör teknolojisi normal temas durumunda bulunan iki katının basınç ve temas alanının ölçümünü yapabilen tek çözümdür. Bu çalışmada, esnek bir dokunsal algılayıcı dizini içinde bulunan bir adet algılayıcının statik ve dinamik özellikleri, bu sensörler ile yapılan ölçümlerin doğruluğunun geliştirilmesi için araştırılmıştır. İlk olarak, 64 tane teksele sahip algılayıcı dizini tasarlanmış ve mikro-elektro-mekanik sistem (MEMS) teknikleri kullanılarak üretilmiştir. Daha sonra, dokunsal sensörün kuvvet ile yükleme ve boşaltılması sırasında oluşan direnç değişimini ölçmek için bir elektronik tarama devresi tasarlanmıştır. Sensörün statik ve dinamik özelliklerini ortaya çıkarmak için dokunsal sensörün içerisinde belirli bir algılayıcı seçilmiştir. Ölçümler için iki adet özel yapım deneysel kurulum yapılmıştır. İlk deney düzeneğinde, tekrarlanabilirlik, histerezis, duyarlılık ve zaman kayması gibi algılayıcının statik özellikleri ölçülmüştür. Ayrıca, piezodirenç algılayıcıların fiziksel algılama mekanizması tartışılmış ve algılayıcının kuvvet ölçüm aralığı bulunmuştur. Algılayıcının doğruluğu % 5,5 olarak bulunmuştur. İkinci deney düzeneğinde ise algılayıcının frekans tepkisi 0,1 Hz ila 40 Hz frekans bandında ortaya çıkarılmıştır. Algılayıcının kazanç oranın incelenen frekans bant aralığında sabit olmadığı ve dinamik yük altında kullanımının dikkatli bir kalibrasyon süreci sonunda kullanılabileceği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Dokunsal algılayıcı dizini, dokunsal algılayıcı, temas basıncı, temas alanı

A Comprehensive Study on the Sensing Characteristics of a Piezoresistive Tactile Sensor

PDF

___

İ. Mutlu, Y. Kişioğlu, M.Y. Çırpıcı, M.S. Müezzinoğlu, L. Buluç, Temas Basınç Sensörü Kalibrasyonu Ve Kalibrasyon Eğrilerinin Karşılaştırılması, Sak. Univ. J. Sci. 16 (2012) 361–365.
L. Zou, C. Ge, Z.J. Wang, E. Cretu, X. Li, Novel tactile sensor technology and smart tactile sensing systems: A review, Sensors (Switzerland). 17 (2017) 1–24.
H. Yousef, M. Boukallel, K. Althoefer, Tactile sensing for dexterous in-hand manipulation in robotics - A review, Sensors Actuators, A Phys. 167 (2011) 171–187.
R.S. Dahiya, P. Mittendorfer, M. Valle, G. Cheng, V.J. Lumelsky, Directions toward effective utilization of tactile skin: A review, IEEE Sens. J. 13 (2013) 4121–4138.
R.S. Dahiya, M. Valle, Robotic Tactile Sensing, Springer Netherlands, Dordrecht, 2013.
C. Chi, X. Sun, N. Xue, T. Li, C. Liu, Recent progress in technologies for tactile sensors, Sensors (Switzerland). 18 (2018).
T. Dumbleton, A.W.P. Buis, A. McFadyen, B.F. McHugh, G. McKay, K.D. Murray, S. Sexton, Dynamic interface pressure distributions of two transtibial prosthetic socket concepts, J. Rehabil. Res. Dev. 46 (2009) 405.
A. TermehYousefi, S. Azhari, A. Khajeh, M.N. Hamidon, H. Tanaka, Development of haptic based piezoresistive artificial fingertip: Toward efficient tactile sensing systems for humanoids, Mater. Sci. Eng. C. 77 (2017) 1098–1103.
S. Stassi, V. Cauda, G. Canavese, C.F. Pirri, Flexible tactile sensing based on piezoresistive composites: A review, Sensors (Switzerland). 14 (2014) 5296–5332.
M. Chandra, S.Y. Ke, R. Chen, C.Y. Lo, Vertically stacked capacitive tactile sensor with more than quadrupled spatial resolution enhancement from planar arrangement, Sensors Actuators, A Phys. 263 (2017) 386–390.
P. Maiolino, M. Maggiali, G. Cannata, G. Metta, L. Natale, A flexible and robust large scale capacitive tactile system for robots, IEEE Sens. J. 13 (2013) 3910–3917.
J. Lee, W. Choi, Y.K. Yoo, K.S. Hwang, S.M. Lee, S. Kang, J. Kim, J.H. Lee, A micro-fabricated force sensor using an all thin film piezoelectric active sensor, Sensors (Switzerland). 14 (2014) 22199–22207.
L. Seminara, L. Pinna, M. Capurro, M. Valle, A Tactile Sensing System Based on Arrays of Piezoelectric Polymer Transducers, Smart Actuation Sens. Syst. – Recent Adv. Futur. Challenges. (2012) 611–638.
T.P. Verma, Bite Force Recording Devices - A Review, J. Clin. DIAGNOSTIC Res. 11 (2017) 37–45.
T.L. Chevalier, H. Hodgins, N. Chockalingam, Plantar pressure measurements using an in-shoe system and a pressure platform: A comparison, Gait Posture. 31 (2010) 397–399.
S. Bakbak, R. Kayacan, Hastalıkların Teşhis Ve Takibinde Kullanılan Yürüyüş Analiz Sistemleri, Gazi Üniversitesi Fen Bilim. Derg. Part C Tasarım ve Teknol. 2 (2014) 323–332.
S.D. Senturia, Microsystem Design, Kluwer Academic Publishers, Boston, 2002.
J.C. Doll, B.L. Pruitt, Piezoresistor Design and Applications, Springer New York, New York, NY, 2013.
R.S. Saxena, S.K. Semwal, P.S. Rana, R.K. Bhan, Crosstalk suppression in networked resistive sensor arrays using virtual ground technique, Int. J. Electron. 100 (2013) 1579–1591.