导丝头端柔性压力传感器设计及灵敏度分析
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南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京,210016

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通讯作者:

彭瀚旻,男,1984年4月生,博士、教授。主要研究方向为压电换能器理论分析、设计及应用。 E-mail: penghm@nuaa.edu.cn

中图分类号:

TP212.3;TH789

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(51875280);机械结构力学及控制国家重点实验室自主研究课题资助项目(MCMS-I-0322K01);江苏高校优势学科资助项目


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    摘要:

    为了感知血管介入手术时导丝头端与血管壁的接触力大小,通过分析导电复合高分子材料的传感机理,研制了一种以羧基化单壁碳纳米管(carboxylated single-walled carbon nanotubes,简称COOH-SWCNTs)为导电填料的压阻式柔性压力传感器,安装在导丝头端,其外径为1.8 mm,长度为5 mm,具有尺寸小、灵敏度高的优点。首先,通过有限元方法,建立了压阻的灵敏度仿真计算模型;其次,搭建了实验平台测试其灵敏度曲线,对传感器进行标定;最后,建立了血管介入手术过程的仿体模型,测量了导丝介入时头端与血管壁的接触力变化值。仿真计算和实验结果表明:柔性压力传感器的灵敏度为2.05×104 Ω/N,量程为1 N,在导丝介入血管的过程中,导丝头端与血管壁的最大接触力不超过0.5 N,能够有效感知血管介入时导丝头端与血管壁动态的接触情况,为血管介入手术机器人的力反馈控制提供了新的方法。

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  • 收稿日期:2022-08-31
  • 最后修改日期:2022-11-15
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  • 在线发布日期: 2024-12-26
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