【原创【/font>人形机器人“指尖革命”:深度解析各类触觉传感?/h1>


来源9/span>中国粉体 月明

[导读]各式各样的触觉传感器相继涌现

中国粉体网讯近年来,材料科学与微电子技术持续突破,推动人形机器人触觉感知技术实现跨越式发展。各类高性能触觉传感器层出不穷,凭借其多维感知特性与高分辨率数据采集能力,在赋能机器人完成精密抓取、柔性操控等复杂任务中,发挥着愈发关键的作用、/p>

商业化触觉传感器产品均经过专业校准与封装,具有可靠性高、安装便捷、即插即用等特点,但此类产品由于未开源,价格比较高昂、/p>

BioTac传感?#8203;

BioTac是由美国SynTouch公司推出的仿生指尖触觉传感器,这种传感器外形仿生人类指尖,在柔软硅胶皮下填充导电液体,内部集?个压力传感器?圈电极,当受到按压时,压力传感器直接读取导电液体的压力数据,物体接触引发的指尖形变会改变电极与导电液体间的阻抗,据此可推断接触位置及力度分布,另外,硅胶皮遇微滑移会产生振动,内部压电元件测量的高频振动信号可用于纹理和滑移检测,因此,BioTac传感器可同步输出压力、接触位置、振动频谱及温度等多维度触觉信息、/p>

BioTac传感 来源:SynTouch

WTS-FT系列传感?#8203;

德国WeissRobotics公司研发的WTS-FT传感指套,核心由6×14矩阵式传感阵列与信号处理模块构成。传感阵列采用柔性压阻材料,传感单元间距?.5mm,不仅能精准测量法向压力分布,还可间接推断剪切力数据。该系列传感器支持高速数据读取,刷新频率可达1kHz量级,凭借高可靠性已广泛应用于工业机器人精密装配、抓握力闭环控制等工业场景?#8203;

uSkin系列传感?#8203;

uSkin是一类柔性薄片式触觉传感器,这种传感器可直接贴附于机器人手指或手掌表面,安装灵活性极高。其核心工作原理为电容阵列,每片传感器内置数十个电容传感单元,厚度仅2~3mm,具备轻薄、柔性的显著优势。以?6个传感单元的型号为例,可?0mm?的紧凑面积内实现毫米级空间分辨率,且能精准检测高?0Hz的触觉信号。目前,uSkin系列传感器已成功集成于多款机器人手中,通过提升对抓取物体的触觉感知能力,有效提高了抓取作业的成功率与稳定性、/p>

uSkin传感?nbsp;来源:XELA Robotics

ITPU传感?#8203;

深圳帕西尼(Paxini)公司推出的ITPU多维度触觉传感单元,以紧凑尺寸实现了多轴力感知功能。每个触觉单元不仅能测量法向压力,还可输出三维力的方向信息。高密度排布的触觉传感网络,使其具备接近人手的精细触觉感知能力,适配高精度操作场景、/p>

搭配ITPU多维触觉传感单元的ORA-ONE来源:Paxini

为降低触觉感知技术的研究门槛、促进技术共享与创新,近些年一些开源触觉传感器相继问世,可公开提供设计图纸、固件程序及配套软件,为科研与创新团队提供了低成本解决方案、/p>

DIGIT传感?#8203;

DIGIT是Meta AI开源的小型视觉触觉传感器,其完整设计文件与软件驱动已在GitHub平台公开。该传感器借鉴GelSight传感器的核心原理,以柔软硅胶垫搭配彩色花纹作为触觉交互表面,内置1个摄像头?个LED灯环,触觉成像分辨率可达640×480像素。目前,DIGIT传感器已广泛应用于机器人握持控制、物体边缘检测、三维形状重建等研究场景、/p>

TacTip传感?#8203;

TacTip是一款由布里斯托尔机器人实验室开发的3D打印光学触觉传感器。其设计目标是满足对廉价、坚固、多功能触觉传感器的需求,可安装在工业以及人形机器人手臂上?#8203;

TacTip传感器结 来源:布里斯托尔机器人实验室

ReSkin传感?/span>

Meta AI与CMU团队联合开源的ReSkin,是一款超薄柔性触觉电子皮肤,由含磁性微粒的硅胶薄膜与小型磁传感PCB板组成。其可灵活贴附于机器人的手指、手臂或末端工具表面,当发生接触时,硅胶薄膜的形变会引发磁场变化,PCB板上的霍尔传感器实时测量该变化,并通过板载MCU输出力信号。ReSkin的硬件与固件完全开源,特别适用于大面积覆盖或高损耗的触觉应用场景,实现了低成本电子皮肤的快速更换、/p>

ReSkin大小如硬币,易于制?nbsp;来源:PMLR

参考来溏

各企业、科研院所官网

胡俊.机器人操纵的触觉感知技术综?/p>

(中国粉体网编辑整?月明)

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