基于BP神经网络的柔性传感器三维力仿真预测

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:42
文章英文标题
Three-dimensional force simulation prediction of flexible sensor based on BP neural network
正文
机器人抓取物体时,物体的受力信息检测是抓取过程顺利进行的基础。通过检测物体在三维方向上的力,可以全面反映物体的力信息。本文以聚二甲基硅氧烷( PDMS )为基底,将其嵌入导电橡胶制备的敏感单元中,设计了一种能够检测三维力的新型柔性传感器。首先,基于导电橡胶的压阻效应,利用COMSOL Multiphysics软件对传感器进行了多物理场仿真实验。此外,基于BP神经网络的非线性逼近能力和仿真输出阻力,采用5折交叉验证方法构建训练样本集和测试样本集,构建BP神经网络模型,实现三维力的精确预测。最后,调整隐层神经元个数,优化BP网络模型。交叉验证实验结果表明,本文设计的传感器能够有效检测三维力信息,优化后的BP神经网络能够显著提高三维力预测的精度。
文章内容(英文)
When the robot grabs the object, the force information detection of the object is the basis for the smooth grabbing process. The force information of the object can be fully reflected by detecting the force in the three-dimensional direction. In this paper, with polydimethylsiloxane (PDMS) as the substrate and embedded into the sensitive unit prepared by conductive rubber, a new flexible sensor which can detect three-dimensional force is designed. Firstly, based on the piezoresistive effect of conductive rubber, COMSOL Multiphysics software was used to carry out multi-physical field simulation experiment for the sensor. Furthermore, based on the nonlinear approximation ability of BP neural network and the resistance of simulation output, the training sample set and the test sample set were constructed by using the 5-fold cross validation method, and the BP neural network model was constructed to achieve the accurate prediction of three-dimensional force. Finally, the number of hidden layer neurons was adjusted to optimize the BP network model. The results of cross-validation experiments show that the sensor designed in this paper can effectively detect the three-dimensional force information, and the optimized BP neural network can significantly improve the accuracy of the three-dimensional force prediction.
来源出处
Journal|[J]Journal of Physics: Conference SeriesVolume 1678, Issue 1. 2020. PP 012102-
DOI
https://doi.org/10.1088/1742-6596/1678/1/012102

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