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目前，越來越多的工作需要機器人來完成，類似于人類的感覺輸入。觸須是存在于某些哺乳動物身上的觸覺感知毛發(fā)，在夜間或狹窄環(huán)境中補充皮膚的功能，進行外界環(huán)境感知。受動物觸須結(jié)構(gòu)啟發(fā)，研究人員開始了對觸須傳感器的研究探索。
解決的問題及意義
觸覺傳感器可以彌補視覺傳感器的不足，不受環(huán)境光與非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的影響，通過與物體直接接觸可以實現(xiàn)對物體表面觸覺信息的感知，快速獲得接觸位置、接觸力大小、物體形狀、紋理、溫度等信息，對機器人完善人機交互、實現(xiàn)精準操作具有重要意義。
方法及創(chuàng)新點
1、觸須傳感器單元設計與輸出電壓模型
受動物觸須傳感機制啟發(fā)，結(jié)合鐵鎵合金絲對高度方向上觸覺信息的優(yōu)良感知能力，確定了傳感器單元偏置磁場大小、長度、傾斜角度等，將傳感器單元集成為4×2陣列，建立了傳感器單元輸出電壓模型。
2、觸須傳感器陣列性能測試
搭建了靜態(tài)性能測試系統(tǒng)，確定單元的紋理高度測量范圍為0.01-1.6mm，靈敏度為243.3mV/mm。
搭建了動態(tài)性能測試系統(tǒng)。測試了不同頻率動態(tài)力下傳感器單元的響應。利用6Hz的方波力表征重復性、響應與恢復時間分別為26ms和25ms。50次循環(huán)測試中電壓波形具有一致性。
3、紋理識別與重建
傳感器單元以6.5mm/s的速度滑過樣品時，輸出電壓波形呈現(xiàn)與樣品紋理相對應的形狀，通過輸出電壓波形可以對樣品表面紋理進行識別。
測試了采用“工"字形樣品，使裝載有陣列的機械手平行滑過樣品表面，輸出電壓和重建結(jié)果如圖所示，利用傳感器陣列可進行紋理三維重建。
受動物觸須傳感機制的啟發(fā)，設計并制作了用于紋理識別與重建的觸須傳感器單元與陣列，建立了傳感器單元輸出電壓模型。將傳感器單元與陣列分別裝載在機械手上進行樣品表面滑動實驗，利用采集的輸出電壓識別與重建了樣品表面紋理。設計的觸須傳感器單元和陣列對指導機械手調(diào)整操作策略、完善人機交互過程等具有重要意義。
來源：傳感器專家網(wǎng)
