基于摩擦发电传感阵列的脚部智能识别系统

发布时间：2020-05-15 19:08

【摘要】：相较于传统的压电式和压阻式传感器件,基于摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,TENG)的传感器因其自供能、结构简单等优点备受关注,但是针对其输出信号采集电路方面的研究较少。本文通过自制电路成功检测到了单个和多路TENG的输出信号,随后设计了基于TENG传感阵列的脚部识别系统,对人体行走过程中脚部的步态信息进行采集,实时显示脚底各位置接触地面的相对速度、先后顺序以及脚部轮廓等,通过提取特征参数采用支持向量机分类算法还可以实现人物识别的功能。本文的主要内容有:(1)分析了接触分离式TENG的工作原理,对课题中所使用的TENG进行了负载输出电压以及短路输出电流测试,给出了完整的TENG开路状态和短路状态的数学模型推导过程,提出动量与器件输出的关系并设计小球坠落实验进行了验证。(2)对TENG处理电路进行了研究,通过负反馈积分放大电路成功检测到了单个TENG的输出,使用模拟开关完成了对多路TENG信号的采集,设计TENG按键实验验证了自制电路系统的可行性与实用性。(3)将TENG输出电极与PCB进行了结合,把输出电极与后续信号处理电路制作在了一块板子上,用STM32单片机内置的ADC单元对采集到的脚部信号进行采样,通过串口单元将数据发送到PC上位机,PC端利用基于MFC的对话框窗口程序,将收到的数据与RGB进行配色后以图像形式实时地动态地显示脚部信息。(4)针对脚部识别系统图像结果显示不清晰的现象,从阵列密度和图像处理两方面给出了改进方案。首先通过缩小器件面积、增加阵列密度从根本上解决采样点数量不足的问题,然后又用插值算法对结果进行处理,最终成像效果得以改善。
【图文】：

摩擦纳米发电机的工作原理

TENG结构
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM31;TP212

【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 丁世飞;齐丙娟;谭红艳;;支持向量机理论与算法研究综述[J];电子科技大学学报;2011年01期

2 王科俊;侯本博;;步态识别综述[J];中国图象图形学报;2007年07期

3 尤玉虎,周孝宽;数字图像最佳插值算法研究[J];中国空间科学技术;2005年03期

4 闫通海,周到;利用MSComm控件实现PC机与单片机串口通讯的研究[J];应用科技;2004年01期

5 王亮,胡卫明,谭铁牛;基于步态的身份识别[J];计算机学报;2003年03期

相关博士学位论文 前2条

1 苏元捷;摩擦纳米发电机设计与制备及应用研究[D];电子科技大学;2015年

2 夏懿;基于足底压力分布的步行行为感知关键技术研究[D];中国科学技术大学;2013年

相关硕士学位论文 前4条

1 蔡峰;基于摩擦发电的人体生理信号探测器件和声电转换器件的研究[D];南昌大学;2016年

2 腾珂;基于可穿戴式传感器的多特征步态分析系统设计与研究[D];合肥工业大学;2016年

3 祝光志;基于足底压力检测装置的数据分析系统设计[D];电子科技大学;2014年

4 杨丽丽;坐姿压力分布测量系统的设计[D];重庆大学;2008年

，

本文编号：2665501