随着机器人应用领域的不断扩展,人们希望越来越多的智能型机器人能够参与到日常生活中来替代人完成各种复杂的工作。这些活动的性质使得机器人不得不与周围环境或者人进行交互。处于非结构环境下的机器人在实际工作中,很可能会与其周围的物体或者人发生碰撞,因此在人机交互过程中必须采取必要的措施来确保人和物体的安全。触觉传感器能实时获取与其发生接触的信息,可以使机器人及时做出必要的响应,提高应对环境的能力。目前国内外研究人员对触觉传感器的研究绝大部分是基于MEMS技术,随着MEMS技术的发展与提升,触觉传感器逐步形成了基于压阻效应、压电效应,电容等其他敏感元件和材料的设计与制作方法。然而由于缺乏柔性,无法大面积使用等缺陷的存在,越来越多的学者开始将研究方向转向非阵列式结构,并已设计出一些具有良好柔性,能够实现连续检测,且大面积覆盖在机器人体表的触觉传感器。本课题来源于国家自然科学基金项目:《兼有接触位置和压力检测功能的柔性面电场触觉传感器》,项目编号(No.51575111)。本课题基于分布式面电场设计了一种能够检测接触位置的柔性触觉传感器,通过将触觉传感器包裹在机器人体表来检测接触信息,从而实现指令信息的传递和提高人机交互过程中安全性的目的。本文首先,简要说明了恒定电流场的唯一性定理,阐述位置检测的原理。建立了传感器的数学模型,并基于此设计了能够检测接触位置的触觉传感器。其次,分析了触觉传感器在面接触下的电场分布模型,以及边缘效应对电场模型的影响。然后,在COMSOL Multiphysics有限元软件中建立传感器的三维模型,对其位置检测误差进行分析,并对有限元的收敛性,电容器边缘效应,多点接触情况等进行仿真分析,验证结构设计的合理与可行性。紧接着,选择合适的材料制作传感器样品,并对传感器样品进行试验。实验结果表明,本文设计的触觉传感器原理可行,具有较好的检测精度以及良好的稳定性,能够有效地应用在机械手上,达到安全人机交互的要求。本文提出一种新型非阵列触觉传感器,能有效检测接触位置,为安全人机交互提供一种解决方案。