前　言

操控智能化是机器人技术领域研究和发展的主要趋势之一，而系统的感知和反馈是高级智能行为的必要手段。力触觉感知系统能获取机器人作业时与外界环境之间的相互作用力，进而实现机器人的力觉、触觉和滑觉等信息的感知。

本书在作者所在的机器人感知技术团队的多项国家和省部级科研课题（NSFC.6167316，Hunan NSFC.2016JJ3045，IRT 2018003）成果的基础上，详细介绍机器人的力触觉感知系统。本书共11章，分别从力触觉感知系统原理、设计方法、分析、建模、研制和应用展开阐述。第1章为绪论，简单介绍了智能机器人感知技术的发展；第2章概括地介绍了机器人力觉和触觉感知技术，包括感知技术的基本原理、常见的分类和研究现状；第3章阐述了力敏导电橡胶的基础理论和研究现状，对其导电性和导电机理进行了初步探讨，分析了导电橡胶的力敏特性，并介绍了力敏导电橡胶在触觉传感器及其他领域中的应用；第4章对基于力敏导电橡胶触觉感知系统设计方法展开了论述，并通过三种具有整体多层结构的多维触觉传感器详细介绍了触觉感知系统设计方法，传感器的受力分析模型的建立方法，并通过相应的指标描述了设计的三种结构的优缺点；第5章在第4章的基础上，设计了一种基于力敏导电橡胶的可整体液体成型的两层非对称式网状传感器敏感单元结构，其兼有柔韧性和检测三维力的能力，基于导电橡胶材料的隧道效应计算模型对传感器的物理模型进行了改进，建立了更加符合橡胶材料实际性质的三维力检测模型；第6章对柔性三维触觉传感器的标定方法进行了研究，并设计了基于BP神经网络的触觉传感器标定方法；第7章介绍了常见的电阻式、电容式、光电式和压电式多维力/力矩传感器的检测原理，并通过指尖四维力/力矩传感器的设计阐述了力觉感知系统的设计方法和步骤；第8章介绍了常见的多维力觉感知系统的标定和解耦算法，通过实例分析了各种解耦算法的性能；第9～11章分别通过基于力觉感知的三维坐标测量系统、仿人机器人足部多维力/力矩传感器的设计与研究、水下机器人腕部六维力/力矩信息获取等介绍了力觉感知系统的应用。

本书由湖南大学王耀南（第1章和第2章）、昆明船舶设备研究试验中心徐菲（第3～6章）、湖南大学梁桥康（第7～11章）编著。全书由梁桥康负责统稿和审校。中国科学院合肥物质科学研究院研究员葛运建为本书的编写提供了很多的指导和帮助。此外，湖南大学伍万能、龙建勇等为本书相关章节的标定和解耦实验做了大量工作。

本书适合机器人技术相关方向的研究者和学生阅读和参考，也适合智能新技术领域的从业人员参考学习。作者希望通过本书的介绍，吸引更多的有志青年选择智能机器人感知系统作为自己的研究方向，从事机器人感知、人机交互和人工智能等相关的职业，并积极加入机器人技术、仿生感知与新型传感器、信号获取与处理、人工智能及其应用领域的研究队伍。

限于作者水平，书中疏漏之处在所难免，恳请读者批评指正。

编著者

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