由于磁流变弹性体的上述特性和优点，如何制备适合于触觉传感及反馈技术的磁流变弹性体材料、采用何种测试系统测量实验室制备的磁流变弹性体的各项性能、如何设计制作采用磁流变弹性体作为核心传感及作动元件的触觉装置并且对其进行参数仿真和设定成为了国内外研究者广泛关注的热点课题。在上述研究背景下，本文提出了利用磁流变弹性体MRE进行小型化触觉传感作动装置的设计和制作的研究方向和课题。

1.2 国内外研究现状

1.3 研究意义及研究综述

从以上研究成果论述中可以看出，现有触觉信号处理模拟技术所采用的磁流变材料仍局限于磁流变液MRF上，采用磁流变弹性体MRE作为触觉反馈的基础材料的研究还不够常见。考虑到MRE克服了MRF容易沉降，稳定性差等缺点的同时，保留了磁流变材料刚度或阻尼可控的性质（表现为其弹性及剪切模量与损耗因子等可控） [20]，采用MRE作为触觉作动器的主体功能材料或将具有较大的研究价值和发展空间。

在以上研究的基础上，本次毕业设计将运用磁流变弹性体技术设计具有传感器和作动器功能的装置从而用来检测触觉信号。该磁流变弹性体触觉传感器拟要求可识别行程为0~2mm的触觉信号，即最大按压深度为2mm。同时对该传感器设计进行模拟仿真，并进行改进。最后将采用现有实验器材对磁流变弹性体触觉传感作动器进行初步制作。条件允许的情况下，还可通过实验手段检测和标定该触觉传感器的一系列性能。总的来说，该设计可以在现有基础上证明采用MRE作为触觉传感器和作动器的基础的可行性，为今后该类传感器在haptics的应用上打下基础。

1.4 论文结构及工作时间安排

由于人们对于触觉技术的概念理解并不十分透彻，因此本文的第一章将详细论述触觉传感及反馈技术的概念定义、应用方向和研究价值，并且结合磁流变弹性体的特殊性能论述其实现触觉传感作动装置的相较于其他材料的优势、现有研究成果以及创新设计的可行性。其次，由于市面上没有统一标准和性能的磁流变材料可供选购，因此为了得到满足结构设计要求的磁流变弹性体，我们必须在实验室对其进行制备。本文的第二章将从材料选择、各组分配比设定、制备磁路分析以及实验室制备过程详细论述磁流变弹性体的制备。另外，磁流变弹性体的各组分材料选择以及配比的不同会大大影响材料的各类性能，因此第一章中制备所得的磁流变弹性体样品性能无法从已有的文献资料上查得。本文第三章将详细论述磁流变弹性体的电学模型建立、阻值特性推导计算以及各种特性的实验室测试。同时，由于磁流变材料阻值、模量等一系列参数都会随着外加磁场的变化而变化，因此采用何种加磁手段、如何得到最优化磁路以及如何精确计算选定加磁方案所产生的磁场亦十分重要。本文第五章将从薄壁及厚壁螺线管磁场计算推导、仿真分析及实验测量结果对比等方面进行磁场计算的详细论述。最后，本文第六章将在前五章的基础上论述如何利用MRE的各种特性设计要求的装置结构，对比仿真分析或计算结果验证已有设计的可行性，并且展示最终制作所得的实物。

综上，在整个毕业设计过程中，必须完成以下工作：

1） 制备具备触觉传感作动器所要求的性能的磁流变弹性体，讨论材料及各组分配比 选择，分析设计制备过程中所使用的加磁结构；

2）