Тактильный датчик - Tactile sensor

SynTouch BioTac,[1] Мультимодальный тактильный датчик, созданный по образцу кончика пальца человека

А тактильный датчик это устройство, которое измеряет информацию, полученную в результате физического взаимодействия с окружающей средой. Тактильные датчики обычно моделируются по биологическому ощущению кожное прикосновение который способен обнаруживать стимулы, возникающие в результате механической стимуляции, температуры и боли (хотя ощущение боли не является обычным для искусственных тактильных датчиков). Тактильный датчики используются в робототехника, компьютерное железо и Охранные системы. Обычно тактильные датчики применяются в сенсорный экран устройства на мобильные телефоны и вычисление.

Тактильные датчики могут быть разных типов, в том числе: пьезорезистивный, пьезоэлектрический, емкостные и эласторезистивные датчики.[2]

Использует

Тактильные датчики появляются в повседневной жизни, например, кнопки лифта и лампы, которые тускнеют или становятся ярче от прикосновения к основанию. Также существует бесчисленное множество приложений для тактильных датчиков, о которых большинство людей даже не подозревает.

Датчики, измеряющие очень небольшие изменения, должны иметь очень высокую чувствительность. Датчики должны быть сконструированы таким образом, чтобы оказывать небольшое влияние на то, что измеряется; уменьшение размера датчика часто улучшает это и может дать другие преимущества. Тактильные датчики можно использовать для проверки производительности всех типов приложений. Например, эти датчики использовались в производство из автомобили (тормоза, сцепления, уплотнители дверей, прокладка ), аккумулятор ламинация, болтовые соединения, топливные элементы и Т. Д.

Тактильная визуализация, как метод медицинской визуализации, преобразование осязания в цифровое изображение основано на тактильных датчиках. Тактильное отображение близко имитирует ручную пальпацию, поскольку зонд устройства с массивом датчиков давления, установленным на его лицевой стороне, действует аналогично человеческим пальцам во время клинического обследования, деформируя мягкие ткани зондом и обнаруживая возникающие в результате изменения в характере давления.

Роботы разработан для взаимодействия с объектами, требующими точного обращения, ловкость Для взаимодействия с необычными объектами необходим сенсорный аппарат, функционально эквивалентный тактильным способностям человека. Тактильные датчики были разработаны для использования с роботами. Тактильные датчики могут дополнять визуальные системы, предоставляя дополнительную информацию, когда робот начинает захватывать объект. В настоящее время зрения уже недостаточно, поскольку механические свойства объекта не могут быть определены только зрением. Определение веса, текстуры, жесткость, центр массы, коэффициент трения, и теплопроводность требуется взаимодействие с объектом и какое-то тактильное восприятие.

Несколько классов тактильных датчиков используются в роботах на войне и в технике.[нужна цитата ] Некоторые методы для одновременная локализация и отображение основаны на тактильных датчиках.[3]

Матрицы датчиков давления

Матрицы датчиков давления представляют собой большие сетки тактелей. «Тактел» - это «тактильный элемент». Каждый тактел способен обнаруживать нормальные силы. Датчики на основе Tactel обеспечивают «изображение» контактной поверхности с высоким разрешением. Наряду с пространственным разрешением и чувствительностью к силе важны вопросы системной интеграции, такие как проводка и маршрутизация сигналов.[4] Массивы датчиков давления доступны в тонкая пленка форма. Они в основном используются в качестве аналитических инструментов, используемых в производство и НИОКР процессы инженерами и техниками и адаптированы для использования в роботах. Примеры таких датчиков, доступных потребителям, включают массивы, построенные из проводящая резина,[5] цирконат титанат свинца (PZT), поливинилиденфторид (ПВДФ), ПВДФ-ТрФЭ,[6] FET,[7] и металлический емкостное зондирование элементы.

Розетки для тензометрических датчиков

Розетки тензодатчиков состоят из нескольких тензодатчики, причем каждый датчик определяет силу в определенном направлении. Когда информация от каждого тензодатчика объединяется, эта информация позволяет определить характер сил или моментов.[8]

Биологически вдохновленные тактильные сенсоры

Было предложено множество биологически вдохновленных конструкций, начиная от простых датчиков типа усов, которые измеряют только одну точку за раз. [9] с помощью более совершенных сенсоров, похожих на кончики пальцев,[10][11][12] доделать кожевенные датчики как на последних iCub (нужна цитата). Тактильные датчики, основанные на биологическом опыте, часто включают несколько стратегий восприятия. Например, они могут обнаруживать как распределение давлений, так и структуру сил, которые будут исходить от массивов датчиков давления и розеток тензодатчиков, что позволяет двухточечная дискриминация и восприятие силы с человеческими способностями.

Усовершенствованные версии биологически разработанных тактильных датчиков включают: вибрация зондирование, которое было определено как важное для понимания взаимодействий между тактильным датчиком и объектами, когда датчик скользит по объекту. В настоящее время понимается, что такие взаимодействия важны для использования человеком инструментов и оценки текстуры объекта.[10] Один такой датчик сочетает в себе определение силы, вибрации и теплопередачи.[1]

Тактильные датчики DIY и Open-Hardware

Недавно был изготовлен сложный тактильный датчик. открытое оборудование, позволяя энтузиастам и любителям экспериментировать с дорогостоящими технологиями.[13]Кроме того, с появлением дешевых оптических камер были предложены новые датчики, которые можно легко и дешево построить с помощью 3D-принтера.[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «Сенсорная технология - SynTouch, Inc». www.syntouchllc.com.
  2. ^ . Тактильные датчики также представлены в виде пленок, показывающих давление, которые показывают распределение и величину давления между контактирующими поверхностями благодаря мгновенному и постоянному изменению цвета. Эти пленки для индикации давления представляют собой одноразовый датчик, который фиксирует максимальное давление, которому они подвергались. Пленки для индикации давления активируются химической реакцией и не являются электронными датчиками. Роботизированное тактильное зондирование - технологии и система
  3. ^ Фокс, Чарльз и др. "Тактильный SLAM с биомиметическим усатым роботом. »2012 Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации. IEEE, 2012.
  4. ^ Dahiya, R.S .; Metta, G .; Valle, M .; Сандини, Г. (2010). «Тактильное восприятие - от людей до гуманоидов - журналы и журнал IEEE». IEEE Transactions по робототехнике. 26 (1): 1–20. Дои:10.1109 / TRO.2009.2033627.
  5. ^ Shimojo, M .; Намики, А .; Ishikawa, M .; Макино, Р .; Мабучи, К. (2004). «Тактильный сенсорный лист с использованием проводящей давление резины с методом сшивки электрических проводов - журналы и журнал IEEE». Журнал датчиков IEEE. 4 (5): 589–596. Дои:10.1109 / JSEN.2004.833152.
  6. ^ Dahiya, Ravinder S .; Каттин, Давиде; Адами, Андреа; Коллини, Кристиан; Барбони, Леонардо; Валле, Маурицио; Лоренцелли, Леандро; Гобой, Роберто; Метта, Джорджио; Брунетти, Франческа (2011). «На пути к тактильной сенсорной системе на кристалле для робототехнических приложений - журналы и журнал IEEE». Журнал датчиков IEEE. 11 (12): 3216–3226. Дои:10.1109 / JSEN.2011.2159835.
  7. ^ Пьезоэлектрические оксидные полупроводниковые датчики прикосновения на полевых транзисторах
  8. ^ Технический паспорт Schunk FT-Nano 43, 6-осевой датчик крутящего момента
  9. ^ https://www.researchgate.net/profile/Mathew_Evans2/publication/221116457_Tactile_Discrimination_Using_Template_Classifiers_Towards_a_Model_of_Feature_Extraction_in_Mammalian_Vibrissal_Extraction_in_Mammalian_Vibrissal_Systems3900ec/links
  10. ^ а б Фишел, Джереми А .; Сантос, Вероника Дж .; Лоеб, Джеральд Э. (2008). «Надежный датчик микровибрации для биомиметических кончиков пальцев». Надежный датчик микровибрации для биомиметических кончиков пальцев - публикация конференции IEEE. С. 659–663. Дои:10.1109 / BIOROB.2008.4762917. ISBN  978-1-4244-2882-3.
  11. ^ «Разработка тактильного датчика на основе биологического кодирования края - публикация конференции IEEE». ieeexplore.ieee.org. Июнь 2009. С. 1–6.
  12. ^ Кэссиди, Эндрю; Эканаяке, Виранта (2006). «Биологически вдохновленная тактильная матрица датчиков, использующая вычисление на основе фазы». Биологически вдохновленный массив тактильных датчиков, использующий вычисление на основе фазы - Публикация конференции IEEE. С. 45–48. Дои:10.1109 / BIOCAS.2006.4600304. ISBN  978-1-4244-0436-0.
  13. ^ "Строительство - TakkTile". www.takktile.com.
  14. ^ "Exhor / Bathtip". GitHub.

внешняя ссылка