电容式触觉传感器微电容检测电路设计

易 艺，宋爱国,李会军，冷明鑫

(1.东南大学仪器科学与工程学院，江苏南京 210096；2.桂林电子科技大学信息科技学院，广西桂林 541004)

0 引言

触觉传感器是非常重要的机器人传感器。电容式柔性触觉传感器是触觉传感器的一种，它类似于人类的皮肤，是机器人感知自身与外界环境的接触状态和目标的形状、软硬度、表面纹理等物理属性，实现目标识别与定位的重要保障[1-2]。

机器人指端电容式柔性触觉传感器由敏感单元和电容检测单元电路组成。机器人在进行指端触觉压力感知时，电容式柔性触觉传感器的敏感单元可以将指端触觉压力的变化转换为电容的变化，然后送给电容检测单元电路进行测量，通过测量电容式传感器的电容变化量来实现对触觉压力的检测。但是由于电容式柔性触觉传感器的初始电容值和电容变化值通常很小，分别为pF数量级和fF数量级，且变化较快，被淹没在电路的杂散电容和外界干扰中，如何将电容传感器的初始电容值和电容变化值准确地转换为易于读取的电信号，进而实现对触觉压力的检测，成为科研人员研究的热点课题[3-6]。

为了实现对微电容的准确测量，本文分别采用电容数字转换芯片AD7746和运算放大电路设计了2种电容式柔性触觉传感器微电容检测电路。本文首先介绍了电容式柔性触觉传感器的工作原理，然后分别以运算放大器和电容数字转换芯片AD7746为核心器件设计两种微电容检测电路，并对这两种电路的主要性能指标进行实验测试和对比研究，为电容式柔性触觉传感器微电容的检测提供参考。……