关于触觉传感器的基础知识

触觉传感器是用于机器人中模仿触觉功能的传感器。按功能可分为接触觉传感器、力矩觉传感器、压觉传感器和滑觉传感器等。

  由于在人体运动检测、智能机器人和人工假肢等领域的普遍应用，压力传感器引起了普遍关注。有几种压力刺激检测的转换方法，包括压阻、电容、压电和摩擦电。压阻式压力传感器通过设备电阻的变化来检测压力刺激，并且由于其简单的设计和读出机制而被普遍研究。电容式压力传感器主要由两个由介电材料隔开的平行导电板组成。电容式压力传感器的主要优点是简单的控制原理和温度无关性。然而，灵敏度和信噪比因小型化而降低。压电压力传感器基于在施加机械刺激时在各向异性晶体材料中产生电偶极矩的机制。不同于压阻式和电容式压力传感器，能够进行静态和动态测量，压电传感器特别适用于动态压力测量。此外，压电压力传感器展示了令人印象深刻的自供电能力，使其适用于相关的电路系统。然后，对于摩擦电压力传感器，摩擦起电在接触的材料表面产生极性相反的电荷，而静电感应则归因于通过机械搅拌分离将机械能转化为电能。

  温度传感机制：热阻和热电效应。除了压力刺激外，感测温度是触觉传感器的另一个重要功能，可防止受伤并提供有关被抓物体的关键热量信息。通常，触觉传感器需要低至0.02°C的温度分辨率。柔性的温度传感器阵列的优势在于其灵活的特性允许传感器阵列混合和扭曲，从而在设计和操作方面提供更大的自由度。此外，柔性的温度传感器阵列将减少多种布线，从而降低电路复杂度和布线成本。

  如今已经实现了多种检测温度的方法，包括热阻电阻器、热电传感器、红外传感器和光学传感器。其中，基于热阻和热电效应的两类典型的温度传感机制是柔性触觉传感器中很常用的。热电阻温度传感器基于电阻因电导率的变化而随温度变化的原理，通常用电阻的温度系数来量化。

  除了热阻效应外，热电温度传感器还基于热电效应，可以将热量转化为电能。热电温度传感器的主要优点是它们不需要外部电源。触觉传感器的主要性能参数如下：灵敏度、感应范围、感应范围、滞后、响应/恢复时间、稳定性和可重复性。