45、高速触觉传感器在滑动检测及物体识别中的应用

高速触觉传感器在滑动检测及物体识别中的应用

1. 高速触觉传感器特性

高速触觉传感器在机器人领域具有重要作用。在传感器设计方面，其输出特性与电极配置密切相关。当施加固定负载时，传感器所有电极配置的输出与两个电极之间的平均距离有关，灵敏度会随着平均电极距离的减小而增加，传感器输出以最大可能输出的百分比给出，最大为 4095。

不同形状的传感器在负载变化时也有不同表现。以方形和 M 形传感器为例，当整体负载从 100g 增加到 1000g 时，其特性曲线会有一定偏移，M 形传感器的特性曲线偏移一个恒定值，从而提高了相应的灵敏度。而且 M 形传感器的方差较低，可能是因为其有效接触（间隙）面积分布在整个传感器区域，具有平均效应。优化后的传感器设计，其特性压力曲线相对于原始设计会有恒定的偏移，这可能是由于电极距离减小导致材料电阻率 RV 持续降低，从而提高了灵敏度。在低压力范围（如 100g - 1000g，即每个触觉单元 0.4g - 4g）内，传感器特性近乎线性。

2. 早期滑动检测应用

早期滑动检测是自主调整抓握力的重要前提，对于稳定抓取未知重量或摩擦力的物体至关重要。高速触觉传感器（采样率为 1.9 kHz）的出现，使得无需专用动态传感器就能解决滑动检测问题。我们可以直接识别由于微滑动产生的高频振动，就像人类在无意识中识别微滑动产生的振动并调整抓握力一样。

2.1 数据采集

为了给滑动检测算法提供不同表面材料的可靠数据基础，我们使用安装在 7 - DOF Kuka 轻型机器人手臂末端执行器上的触觉传感器，主动记录了多种静止/滑动状态的数据。具体操作步骤如下：
1. 将测试对象固定在桌子上。
2.