觸覺傳感器是我們在日?；顒又凶畛Ｓ玫?。許多日常活動，如手機(jī)觸摸屏、生物識別安全系統(tǒng)、壓力測量、力測量、機(jī)器人等等都使用這種傳感器。

什么是觸覺傳感器？

觸覺傳感器只不過是一個觸摸傳感器。它提供有關(guān)于傳感器接觸的物體的信息。信息可以是物體的形狀，物體的大小甚至材料的類型。該傳感器對觸摸、壓力或其表面的任何力都很敏感。該傳感器通常以電容或電阻等電氣參數(shù)的形式檢測上述特性。然后經(jīng)過進(jìn)一步處理后，為上述特征創(chuàng)建虛擬映像。這是通過使用其他電路來完成的，我們也稱之為相關(guān)電路。

觸覺傳感器的結(jié)構(gòu)

觸覺傳感器由基本的電子元件組成，如電容器、壓敏電阻或光學(xué)光源和光學(xué)光探測器。上述組件的使用取決于所使用的傳感器的類型。這些基本電子元件大量用于形成一個傳感器。這些基本的電子元件以陣列的形式鋪設(shè)，如幾行和幾列。然后將相關(guān)電路與這些基本電子元件結(jié)合使用，以進(jìn)一步處理由電容器、壓阻器或光學(xué)光源和光學(xué)光檢測器捕獲的數(shù)據(jù)。

觸覺傳感器如何工作？

觸覺傳感器的工作原理是電子元件的基本原理，如電容變化、電阻率變化和異物干擾引起的光強(qiáng)度變化。電容、電阻或光強(qiáng)度的變化是通過使用該傳感器來檢測的。然后，此更改用于形成虛擬映像。虛擬圖像包含諸如異物干擾對它與傳感器接觸的所有點施加的壓力、異物的形狀如何、異物的大小等信息。如果您對這些陳述感到困惑，那么只需考慮指紋傳感器即可。它也可以成為一種觸覺傳感器。

指紋傳感器掃描我們的手指，這是該傳感器的異物。然后，它通過使用移動電話中的傳感器和相關(guān)電路或?qū)Ｓ弥讣y傳感器來創(chuàng)建虛擬圖像。

為了感測異物干擾，使用包含基本組件的陣列或多行和多列。異物與這些組件接觸?，F(xiàn)在，在接觸后，相關(guān)電路的輸入電氣參數(shù)發(fā)生了變化。然后，相關(guān)電路創(chuàng)建一個虛擬映像，如圖所示，用于指紋傳感器輸出。創(chuàng)建這種虛擬圖像或從異物獲取數(shù)據(jù)是傳感器的主要目的。

觸覺傳感器的類型

如前所述，根據(jù)構(gòu)造它們所需的組件，有不同的類型。三種主要類型的觸覺傳感器是：

電容式觸覺傳感器

壓阻式觸覺傳感器

光學(xué)觸覺傳感器

讓我們詳細(xì)了解不同類型的工作

電容式觸覺傳感器（如上圖所示）是當(dāng)今市場上所有傳感器中最著名的傳感器之一。電容的變化用于檢測被測的觸摸、壓力或力。接觸、壓力或力的變化會導(dǎo)致電容器板之間的距離發(fā)生變化?，F(xiàn)在，隨著上述任何數(shù)量的變化，都會觀察到電容器板之間的距離發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電容變化的變化。

C = ε0× εr×（÷ d）

哪里

C = 板的電容

ε0= 自由空間介電常數(shù)

εr= 相對介電常數(shù)

A = 板的面積

d = 兩個板之間的距離

在這里，面積以及自由空間介電常數(shù)和相對介電常數(shù)保持不變。只有當(dāng)傳感器表面上存在任何壓力、力或接觸時，電容器板之間的距離才會改變。

電容器陣列用于制造電容式觸覺傳感器，如圖所示。每個電容器由行和列上的不同位置標(biāo)識。

每當(dāng)電容器通過電容變化感測到任何觸摸、壓力或力時，與電容式觸覺傳感器相關(guān)的電路都會識別電容器的位置。現(xiàn)在通過進(jìn)一步處理，使用這些相關(guān)電路在表面上創(chuàng)建這種觸摸、壓力或力的虛擬圖像，并完成進(jìn)一步處理。相關(guān)電路因最終用戶要求而異。與目前可用的其他傳感器相比，該傳感器的響應(yīng)有點慢。

壓阻式觸覺傳感器也類似于電容式觸覺傳感器。該傳感器是使用最廣泛的傳感器。該傳感器優(yōu)于電容式觸覺傳感器，因為與電容式觸覺傳感器相比，該傳感器具有更高的靈敏度。在該傳感器中使用壓阻式傳感器。當(dāng)施加任何外部壓力或外力時，這些傳感器的電阻會發(fā)生變化。該傳感器在許多行中具有一系列壓敏電阻，在許多列中具有一系列壓敏電阻。

壓敏電阻的這些行和列形成如圖所示的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。任何壓敏電阻的電阻變化都有相關(guān)電路感測。經(jīng)歷電阻變化的壓敏電阻的確切位置由該相關(guān)電路確定。表面上任何觸摸、壓力或力的虛擬圖像都是由該相關(guān)電路創(chuàng)建的。使用這種壓阻式觸覺傳感器的另一個優(yōu)點是壓阻式傳感器的遲滯非常低。

該傳感器由導(dǎo)電橡膠、碳纖維和其他專門開發(fā)的導(dǎo)體等材料制成。

光學(xué)觸覺傳感器作用于不斷變化的光強(qiáng)度。在該傳感器中，測量由于觸摸，壓力或力引起的光強(qiáng)度變化。光源不斷向位于另一端的光檢測器發(fā)送光。每當(dāng)這些光源和光探測器之間的任何區(qū)域由于表面上的觸摸、壓力或力而發(fā)生形狀變化時，就會觀察到光強(qiáng)度的變化。幾對這樣的光源和光檢測器用于光學(xué)觸覺傳感器。探測器接收到的光強(qiáng)度的這種變化使用特殊電路顯示或虛擬繪制為圖像。該圖顯示了當(dāng)在傳感器表面上施加任何外力時，光強(qiáng)度如何因偏轉(zhuǎn)而變化。

該傳感器的分辨率和靈敏度略低于壓阻式觸覺傳感器。但是，低于其他類型的傳感器的相對成本是該傳感器的另一個優(yōu)勢。該傳感器主要用于機(jī)器人和高級研究。

觸覺傳感器的應(yīng)用

觸覺傳感器廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

手機(jī)

捕獲生物特征數(shù)據(jù)

壓力測量

力測量

家庭自動化和安全

汽車安全

先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備

交流與研究

現(xiàn)代機(jī)器人