基于激光直寫的微流光學(xué)觸摸傳感陣列.pdf

1、隨著計算機(jī)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，信息處理的能力不斷提高，除了對器件的運(yùn)行速度不斷改進(jìn)之外，也要求人機(jī)交互界面能夠越來越方便，反應(yīng)速度越來越高。觸覺是人類感知外界環(huán)境的一種重要的感覺，是實(shí)現(xiàn)人類與周圍物體互動的重要手段。但是人體的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比目前所有的仿生器件要復(fù)雜的多，從觸覺信號的產(chǎn)生、傳輸?shù)酱竽X皮層作出辨別與反饋，這之間所有的過程可以在極短的時間內(nèi)完成?；诠鈱W(xué)原理制作的觸摸傳感技術(shù)在高速方面比已有的電容、電阻、表面聲波等觸摸傳感技術(shù)具有

2、更大的潛力和優(yōu)勢。
　　 近年來，光學(xué)傳感器的應(yīng)用越來越多，已引起世界許多科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注。而光學(xué)觸覺傳感技術(shù)主要是指利用光作為信息的載體，對光波進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)光的傳輸參量隨外界接觸不同而變化的技術(shù)。它具有高分辨率、高精準(zhǔn)度、抗電磁干擾、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，并且采用光纜等方式能夠大大簡化線路排布。
　　 本文以研究光學(xué)觸摸傳感技術(shù)為目的，設(shè)計了一種新型微流光學(xué)觸摸傳感單元結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對外界壓力的連續(xù)比例式測量，可用于機(jī)器人對觸覺的

3、模擬和小尺寸觸摸屏的應(yīng)用；采用激光直寫技術(shù)制作器件，過程簡單，降低器件成本，提高生產(chǎn)效率。本論文的主要內(nèi)容包括：
　　 首先，介紹了當(dāng)前機(jī)器人觸覺傳感技術(shù)和觸屏技術(shù)的基本情況，詳細(xì)分析電學(xué)與光學(xué)中各類型的傳感器工作原理，比較電學(xué)觸摸與光學(xué)觸摸的工作特點(diǎn)，突出光學(xué)觸摸高速、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)。
　　 其次，設(shè)計了一種新型的微流光學(xué)觸摸傳感單元結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對外加壓力的連續(xù)比例式測量，結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)迅速。對三種不同截面面積的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

4、，在光學(xué)設(shè)計軟件ZEMAX中進(jìn)行模擬分析，討論波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面大小對傳感信號的影響，同時這也是決定器件尺寸的重要因素。
　　 再次，對此微結(jié)構(gòu)的制備工藝和過程進(jìn)行詳細(xì)的闡述。采用激光直寫系統(tǒng)制作器件，可以獲得與設(shè)計一致的微細(xì)結(jié)構(gòu)，并且準(zhǔn)確度高，速度快，成本低廉。尤其是在制備陣列結(jié)構(gòu)時對提高效率具有重大意義。
　　 最后，搭建實(shí)驗(yàn)平臺系統(tǒng)，對制備的觸摸傳感單元進(jìn)行測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該觸摸傳感結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)光信號隨外界壓力的連續(xù)