触觉传感器是一种能够感知和测量表面法向力(压力)、切向力、温度、硬度、纹理等触觉信息的设备。按照感知原理分为压阻式传感器、电容式传感器、压电式传感器、视触觉传感器、磁电式(霍尔式)传感器、光电式传感器。
压阻式触觉传感器原理是力作用改变导电材料电阻值,通过检测电阻变化来反映外部压力或接触状态的变化。因压阻式传感器制作成本低,目前应用最为广泛,典型供应商有汉威科技-能斯达、墨现科技、埔慧科技、福莱新材等。
电容式触觉传感器是根据外部刺激引起的电容变化获取受力信息。电容式触觉传感器空间分辨率和灵敏度比电阻式触觉传感器高,且易于阵列化集成,可测量三维力。另外,电容式触觉传感器是唯一可测量接近觉的触觉传感器,国内外研究者众多,代表供应商有汉威科技-能斯达、他山科技、赛感科技、纽迪瑞、钛深科技、PPS、Baumer等。
压电式触觉传感器原理:施加到器件上的力使压电材料变形,材料内部产生电荷极化,并出现与材料表面相反的电荷,这种效应可以被用来检测外部刺激(如压力、振动等)。压电式触觉传感器量程宽且信号的线性度高,但采集电路略复杂,目前以国外供应商为主,如Tekscan、JDI、Novasentis等。
视触觉式触觉传感器基于视觉的触觉感知装置,可以类比为微型的“接触成像系统”,利用光学原理实现高空间分辨率和宽动态响应范围。例如GelSight视触觉传感器基于光度立体法原理,识别纹理表面对软弹性体压缩所引起的形态变化,将微小形变放大并转换为清晰的图像,就是通过拍摄图像的形变来反推受力变化。国内供应商有他山科技、戴盟机器人、纬钛机器人等。
磁电式(霍尔式)触觉传感器利用霍尔效应,将输入力变换成感应电势输出的传感器,其响应速度快,可达毫秒级。代表公司有柯力传感…
光电式触觉传感器原理是:外界压力改变介质的光学特性、光线传播路径、透射光强度,将光信号的变化转换为电信号,实现对压力等触觉信息的感知。光电式触觉传感器可实现多模态感知:含压力、硬度、振动、滑动等多种触觉特征的检测。
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