基于摩擦纳米发电机的车辆踏板运动量化模型

摘要

针对当前车辆踏板角度传感器结构复杂,对复杂材料的需要以及对外部电源的依赖等问题,提出一种基于扇形单电极滑动模式摩擦纳米发电机(Sector-single electrode sliding mode triboelectric nanogenerator,S-SETENG)踏板运动量化模型。首先,在单电极滑动模式摩擦纳米发电机(Single electrode sliding mode triboelectric nanogenerator,SETENG)基础上,根据接触面积与开路电压值之间的潜在规律,开发可获取踏板运动信息的S-SETENG。其次,进行模拟驾驶实验,获取自然驾驶状态下的车辆踏板运动数据,包括驾驶模拟器输出的踏板角度数据和S-SETENG输出的电压数据。然后,利用S-SETENG电压数据和车辆踏板角度数据完成踏板运动量化模型的训练。最后,根据模型在测试集上的结果显示,基于门控循环单元网络(Gate recurrent unit,GRU)加速踏板运动量化模型和基于长短记忆网络(Long-short term memory,LSTM)的制动踏板运动量化模型的表现最佳,决定系数(R2)的值都超过0.94,证明该方法的准确性和可行性。这不仅在角度测量领域展示了一种新的方法,而且极大地扩展了摩擦纳米发电机作为自供电传感器的适用性。