13、触觉传感器在物理交互中的贡献

触觉传感器在物理交互中的贡献

1. 触觉与触觉传感器简介

触摸是在手指与物体层面进行感知的能力。人类手部的手指和手掌分布着约17000个机械感受器，它们能提供丰富信息，主要包括接触分布、肢体运动和力的情况。这些感受器可分为快速适应（FA）和缓慢适应（SA）两类，前者适合测量皮肤振动，后者能检测静态刺激。人类利用触觉反馈来获取物体信息，如纹理、温度、形状等，还能通过检测重要事件（如滑动或物体变形）来辅助抓握和操作。研究表明，当人类失去触觉反馈时，执行操作任务会有困难。

触觉传感器是一种通过与物体物理接触来测量物体特定属性的设备。它可用于检测是否接触、接触配置、滑动情况，若采用主动传感方法，甚至能检测物体几何形状。这些有价值的信息可用于控制方案，以调节抓握力、达到期望的接触配置等。

需要注意的是，触觉传感和接触传感是不同的概念。触觉传感包括对类似皮肤的传感器的研究，用于测量压力分布、温度、柔软度等；而接触传感指的是在操作过程中通过接触点感知产生的力和扭矩。

目前有多种模仿人类触觉的尝试，采用了不同的触觉技术，如导电弹性体、弹性体 - 介电电容、基于光的传感器、有机场效应晶体管、压电或力传感电阻等。但每种传感器都针对特定应用，还无法达到人类感受器的通用性。

在机器人领域，视觉和力集成技术已得到广泛研究，但触觉信息很少与这些传感器结合使用。大多数触觉技术在机器人中的应用见于微创手术系统，且人类仍参与反馈环节。很少有方法考虑在自主控制方案中使用触觉反馈。

2. 触觉控制

在机器人文献中，触觉反馈主要用于事件驱动的操作，即根据一组基于传感器的条件在不同任务状态之间切换。触觉传感器能检测到的有趣事件包括感知接触