觸覺傳感器是我們在日?；顒又凶畛Ｓ玫摹ＴS多日?；顒?，如手機觸摸屏、生物識別安全系統(tǒng)、壓力測量、力測量、機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度變化。電容、電阻或光強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度。在該傳感器中，測量由于觸摸，壓力或力引起的光強度變化。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

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

先進醫(yī)療設(shè)備

交流與研究

現(xiàn)代機器人