基于激光直寫的微流光學觸摸傳感陣列.pdf

1、隨著計算機和通信技術的快速發(fā)展，信息處理的能力不斷提高，除了對器件的運行速度不斷改進之外，也要求人機交互界面能夠越來越方便，反應速度越來越高。觸覺是人類感知外界環(huán)境的一種重要的感覺，是實現(xiàn)人類與周圍物體互動的重要手段。但是人體的結構遠比目前所有的仿生器件要復雜的多，從觸覺信號的產生、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完成?；诠鈱W原理制作的觸摸傳感技術在高速方面比已有的電容、電阻、表面聲波等觸摸傳感技術具有

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

3、模擬和小尺寸觸摸屏的應用；采用激光直寫技術制作器件，過程簡單，降低器件成本，提高生產效率。本論文的主要內容包括：
　　 首先，介紹了當前機器人觸覺傳感技術和觸屏技術的基本情況，詳細分析電學與光學中各類型的傳感器工作原理，比較電學觸摸與光學觸摸的工作特點，突出光學觸摸高速、高分辨率等優(yōu)點。
　　 其次，設計了一種新型的微流光學觸摸傳感單元結構，實現(xiàn)對外加壓力的連續(xù)比例式測量，結構簡單，反應迅速。對三種不同截面面積的波導結構

4、，在光學設計軟件ZEMAX中進行模擬分析，討論波導結構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，對此微結構的制備工藝和過程進行詳細的闡述。采用激光直寫系統(tǒng)制作器件，可以獲得與設計一致的微細結構，并且準確度高，速度快，成本低廉。尤其是在制備陣列結構時對提高效率具有重大意義。
　　 最后，搭建實驗平臺系統(tǒng)，對制備的觸摸傳感單元進行測試。實驗結果表明，該觸摸傳感結構能實現(xiàn)光信號隨外界壓力的連續(xù)