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目前，越來越多的工作需要機(jī)器人來完成，類似于人類的感覺輸入。觸須是存在于某些哺乳動(dòng)物身上的觸覺感知毛發(fā)，在夜間或狹窄環(huán)境中補(bǔ)充皮膚的功能，進(jìn)行外界環(huán)境感知。受動(dòng)物觸須結(jié)構(gòu)啟發(fā)，研究人員開始了對(duì)觸須傳感器的研究探索。
解決的問題及意義 觸覺傳感器可以彌補(bǔ)視覺傳感器的不足，不受環(huán)境光與非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的影響，通過與物體直接接觸可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面觸覺信息的感知，快速獲得接觸位置、接觸力大小、物體形狀、紋理、溫度等信息，對(duì)機(jī)器人完善人機(jī)交互、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操作具有重要意義。 方法及創(chuàng)新點(diǎn) 1、觸須傳感器單元設(shè)計(jì)與輸出電壓模型 受動(dòng)物觸須傳感機(jī)制啟發(fā)，結(jié)合鐵鎵合金絲對(duì)高度方向上觸覺信息的優(yōu)良感知能力，確定了傳感器單元偏置磁場(chǎng)大小、長(zhǎng)度、傾斜角度等，將傳感器單元集成為4×2陣列，建立了傳感器單元輸出電壓模型。
2、觸須傳感器陣列性能測(cè)試
搭建了靜態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)，確定單元的紋理高度測(cè)量范圍為0.01-1.6mm，靈敏度為243.3mV/mm。
搭建了動(dòng)態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)試了不同頻率動(dòng)態(tài)力下傳感器單元的響應(yīng)。利用6Hz的方波力表征重復(fù)性、響應(yīng)與恢復(fù)時(shí)間分別為26ms和25ms。50次循環(huán)測(cè)試中電壓波形具有一致性。
3、紋理識(shí)別與重建
傳感器單元以6.5mm/s的速度滑過樣品時(shí)，輸出電壓波形呈現(xiàn)與樣品紋理相對(duì)應(yīng)的形狀，通過輸出電壓波形可以對(duì)樣品表面紋理進(jìn)行識(shí)別。
測(cè)試了采用“工"字形樣品，使裝載有陣列的機(jī)械手平行滑過樣品表面，輸出電壓和重建結(jié)果如圖所示，利用傳感器陣列可進(jìn)行紋理三維重建。
受動(dòng)物觸須傳感機(jī)制的啟發(fā)，設(shè)計(jì)并制作了用于紋理識(shí)別與重建的觸須傳感器單元與陣列，建立了傳感器單元輸出電壓模型。將傳感器單元與陣列分別裝載在機(jī)械手上進(jìn)行樣品表面滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)，利用采集的輸出電壓識(shí)別與重建了樣品表面紋理。設(shè)計(jì)的觸須傳感器單元和陣列對(duì)指導(dǎo)機(jī)械手調(diào)整操作策略、完善人機(jī)交互過程等具有重要意義。
來源：傳感器專家網(wǎng)
