机器人触觉传感器应具备的特征：空间分辨率为1～2mm,50～200个触觉单元,灵敏度小于0.05 N

触觉是一种复合传感，通过人体表面的温度觉、力觉传感器等提供的复合 信息可以识别物体的冷热、尺寸、柔软度、表面形状、表面纹理等特征，为人类 感知世界提供了大量有用的信息。按照触觉感知的特点，触觉可分为滑动触 觉、柔性触觉和温度触觉。滑动触觉可感知物体的表面形状、纹理等，柔性触 觉可感知物体的柔性或刚度，温度触觉可感知物体的热学属性。

机器人触觉传感器可以实现接触觉、压觉和滑觉等功能，测量手爪与被抓 握物体之间是否接触，接触位置以及接触力的大小等。触觉传感器包括单个 敏感元构成的传感器和由多个敏感元组成的触觉传感器阵列。机器人末端操 作器与外界环境接触时，微小的位移就能产生较大的接触力，这一特点对于需 要消除微小位置误差的作业是必不可少的，如精密装配等需要进行准确控制 的场合。视觉借助光的作用完成，当光照受限制时，仅靠触觉也能完成一些简 单的识别功能。更为重要的是，触觉还能感知物体的表面特征和物理性能，如 柔软性、硬度、弹性、粗糙度、材质等。因此触觉传感器是机器人感知系统中Z 重要的研究课题之一。

迄今为止，在这一领域已有较多的文章发表和成果诞 生。用弹性机械接触点和压阻硅橡胶制成的触觉传感器是Z早的触觉模型， 后来又发展了其他触觉传感器原理利用受压变形的介质引起两端电极电容变 化的原理；利用可视弹性膜与物体接触引起成像的原理；各种压电材料 (PVDF 、PZT 等)受压后引起电荷变化的原理；在有噪声激励的膜片上放置感 压膜，当物体作用于感压膜表面时，声阻抗发生变化的原理等。在制作工艺上 也有很大的改进，如利用半导体集成工艺，采样电路ASIC 化使外接引线大大 减少，感压源信号直接与制作在底板上的MOSFET 相连以获得高的输入阻抗和较强的抗干扰能力。另外，各向异性的压阻材料(如CSA 、FSR 等)使得压 阻型触觉传感器的研究生机勃勃；而随着微电子技术不断发展，出现了高速的 触觉采样与控制电路，可以使触觉图像的采集与视频速率同步。

触觉传感器的一般要求：机器人触觉的原型是模仿人的触觉功能，通过触 觉传感器与被识别物体相接触或相互作用，来完成对物体表面特征和物理性 能的感知。为了实现这一功能，研究者们设计了各种形式的触觉传感器以满 足多种需要。L.Harman 对工业、研究机构、政府部门等做了有关触 觉传感器的调查，认为机器人触觉传感器应具备如下特征：

(1)传感器有很好的顺应性，并且耐磨。

(2)空间分辨率为1～2mm, 这种分辨率接近人指的分辨率(指上皮肤敏 感分离两点的距离为1mm)。

(3)每个指尖有50～200个触觉单元(即5×10,10×20阵列单元数)。

(4)触觉单元的力灵敏度小于0.05 N, Z好能达到0.01 N 左右。

(5)输出动态范围Z好能达到1000:1。

(6)传感器的稳定性、重复性好，无滞后。

(7)输出信号单值，线性度良好。

(8)输出频响：100 Hz～1000 Hz。

在机器人领域使用触觉传感器的目的在于获取机械手与工作空间中物体 接触的有关信息。例如，触觉信息可以用于物体的定位和识别以及控制机械 手加在物体上的力。触觉传感器的种类多种多样，它们可以分为两类：二值传 感器和模拟触觉传感器。二值传感器基本上是一个开关，主要用来指出物体 出现与否；模拟触觉传感器输出的信号正比于局部力。