A novel whisker sensor with variable detection range for object positioning

材料科学 胡须 磁铁 线性 校准 声学 灵敏度(控制系统) 霍尔效应传感器 复合材料 电子工程 电气工程 物理 量子力学 工程类
作者
Chonglin Zhao,Shouming Zhang,Xie Tao,Lu Zeng
出处
期刊:Review of Scientific Instruments [American Institute of Physics]
卷期号:93 (3) 被引量:3
标识
DOI:10.1063/5.0080873
摘要

The design of a whisker sensor, inspired by mammalian whisker characteristics, is presented in this paper. It uses a novel spring structure to transfer the deformation generated by the whisker tip when it touches an object at the base, which drives the permanent magnet installed at the base to change its position. It achieves precise positioning of the object by using the magnetic induction intensity data output from the Hall sensor MLX90393. Based on the results of the finite element model analysis, the detection range of the whisker sensor can be expanded by replacing the artificial whisker material and selecting a permanent magnet of a suitable size. Calibration experiments and positioning tests were conducted on the sensor. The experimental results showed that the detection radius of the sensor was 24, 30, 33, and 39 mm for the carbon fiber, acrylic, acrylonitrile butadiene styrene plastic (ABS), and nylon whiskers, respectively, when they were matched with a NdFeB annular permanent magnet with an aperture of 3 mm and a thickness of 3 mm. The sensor is small and simple to manufacture with good sensitivity, linearity, hysteresis, and repeatability. The maximum positioning errors of the X and Y positions in the detection plane of the sensor were within ±1.3 mm, and the positioning was accurate. The sensor can be used to identify the shape of an object.

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