Тактильный датчик - Tactile sensor
Тактильный датчик представляет собой устройство , которое измеряет информацию , вытекающая из физического взаимодействия с окружающей средой. Тактильные датчики обычно моделируются на основе биологического ощущения прикосновения к коже, которое способно обнаруживать стимулы, возникающие в результате механической стимуляции, температуры и боли (хотя ощущение боли не является обычным для искусственных тактильных датчиков). Тактильные датчики используются в робототехнике , компьютерном оборудовании и системах безопасности . Тактильные датчики обычно применяются в устройствах с сенсорным экраном на мобильных телефонах и компьютерах .
Тактильные датчики могут быть разных типов, включая пьезорезистивные , пьезоэлектрические , емкостные и эласторезистивные датчики.
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, которые измеряют очень небольшие изменения, должны иметь очень высокую чувствительность. Датчики должны быть сконструированы таким образом, чтобы оказывать небольшое влияние на измеряемые параметры; уменьшение размера датчика часто улучшает это и может дать другие преимущества. Тактильные датчики можно использовать для проверки производительности всех типов приложений. Например, эти датчики были использованы в производстве из автомобилей (тормоза, сцепления, дверных уплотнений, прокладок ), батареи ламинирования, болтовых соединений, топливных элементов и т.д.
Тактильная визуализация как метод медицинской визуализации, преобразующий осязание в цифровое изображение, основана 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, предназначенные для взаимодействия с объектами, требующими точности, ловкости или взаимодействия с необычными объектами, нуждаются в сенсорном аппарате, который функционально эквивалентен 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 одним лишь зрением. Определение веса, текстуры, жесткости , центра масс , коэффициента трения и теплопроводности требует взаимодействия с объектами и какого-то тактильного ощущения.
Несколько классов тактильных датчиков используются в роботах на войне и в технике. Некоторые методы одновременной локализации и картографии основаны на тактильных датчиках.
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. Матрицы датчиков давления доступны в тонкопленочной форме. Они в основном используются в качестве аналитических инструментов, используемых инженерами и техническими специалистами в процессах производства и НИОКР , и были адаптированы для использования в роботах. Примеры таких датчиков, доступных потребителям, включают матрицы, построенные из проводящей резины , цирконата-титаната свинца (PZT), поливинилиденфторида (PVDF), PVDF-TrFE, полевых транзисторов и металлических емкостных чувствительных элементов.
Розетки тензометрических датчиков
Розетки тензодатчиков состоят из нескольких тензодатчиков , каждый из которых определяет силу в определенном направлении. Когда информация от каждого тензодатчика объединяется, эта информация позволяет определить характер сил или моментов.
Тактильные сенсоры с биологическим вдохновением
Было предложено множество биологически вдохновленных конструкций, начиная от простых датчиков типа усов, которые измеряют только одну точку за раз, с помощью более совершенных датчиков, похожих на кончики пальцев, до полных датчиков, похожих на кожу, как на последнем iCub (необходима ссылка). Тактильные сенсоры, основанные на биологическом опыте, часто включают в себя несколько стратегий восприятия. Например, они могут обнаруживать как распределение давлений, так и структуру сил, которые будут исходить от массивов датчиков давления и розеток тензодатчиков, обеспечивая двухточечную дискриминацию и измерение силы с человеческими способностями.
Усовершенствованные версии биологически разработанных тактильных датчиков включают в себя определение вибрации, которое было определено как важное для понимания взаимодействия между тактильным датчиком и объектами, когда датчик скользит по объекту. Такие взаимодействия теперь считаются важными для использования человеком инструментов и оценки текстуры объекта. Один из таких датчиков объединяет определение силы, вибрации и теплопередачи.
Тактильные датчики DIY и открытого оборудования
Недавно был создан сложный тактильный датчик открытого типа , позволяющий энтузиастам и любителям экспериментировать с дорогостоящей технологией. Кроме того, с появлением дешевых оптических камер были предложены новые датчики, которые можно легко и дешево построить с помощью 3D-принтера.
Смотрите также
- Тактильная технология
- Список датчиков
- Измерение давления
- Чувствительность
- Преобразователь
- Тактильная визуализация