机器人触觉传感技术是实现机器人智能化的关键技术之一。在工业机器人受到意外碰撞时,碰撞方位在后续的应急运动控制中起关键作用。通过检测机器人碰撞时的表面受力位置,机器人得到环境中障碍物的方位信息,可制定相应的安全决策,从而直接降低碰撞力的大小且避免二次碰撞。目前大多数机器人触觉传感器属于阵列式触觉传感器,阵列式传感器的优势在于较高的检测精度,其缺点在于,检测区域不连续,且需要通过扫描来获取区域内的传感信息,大面积检测时耗时多且占用计算机资源。非阵列式触觉传感器通常结构紧凑、驱动简单、引线较少。由于其敏感区域具有连续性,理论上可以检测区域内所有的点。较高的空间分辨率意味着更适用于大面积使用。本课题来源于国家自然科学基金项目:《通过粘弹性包覆层形变力反馈主动提高机器人的安全性》,项目编号(No.5117584)。本文在深入了解各种触觉传感器设计原理和方法的基础上,基于静电场分布原理设计了一种的新型机器人触觉传感器。该传感器体积小、结构简单、工作可靠、柔顺性好,能有效检测到机器人表面是否发生碰撞,并能检测出碰撞的位置。首先,本文论证了静电场和稳恒电流场的唯一性定理,阐述了两个静电场测量二维位置信息的工作原理。本文讨论了匀强电场和双点电极非匀强电场的分布,建立了两种静电场的数学模型,并基于此设计了两类触觉传感器,初步讨论了影响力阈值的因素。其次,在COMSOL Multiphysics软件内建立了传感器有限元模型,对其点接触情况和面接触情况的检测精度进行了仿真,得出了接触面对位置检测精度的影响,验证了结构的合理性和可行性。然后,在保证触觉传感器厚度小、柔性高的基础上,对各层材料进行选型、封装,制成了新型机器人触觉传感器实验室样品。本文对提出的两类触觉传感器进行对比,讨论了触觉传感器的静态特性及应用领域。最后,实验表明新型触觉传感器样品的离线位置检测精度良好。在一台六自由度工业机器人上完成在线伺服控制实验,验证了本文设计的新型机器人触觉传感器的实用性,位置信号可有效控制机器人远离碰撞物体。本文提出一种新型非阵列触觉传感器,能有效检测机器人表面的碰撞位置,不仅有助于提高工业机器人安全性,也可以广泛应用于各种服务机器人。