Sensor táctil

Un sensor táctil es un dispositivo que mide la información que surge de la interacción física con su entorno. Los sensores táctiles generalmente se modelan después del sentido biológico del tacto cutáneo, que es capaz de detectar estímulos resultantes de la estimulación mecánica, la temperatura y el dolor (aunque la detección de dolor no es común en los sensores táctiles artificiales). Los sensores táctiles se utilizan en robótica, hardware informático y sistemas de seguridad. Una aplicación común de los sensores táctiles es en dispositivos de pantalla táctil en teléfonos móviles y computación.

Los sensores táctiles pueden ser de diferentes tipos, incluyendo sensores piezorresistivos, piezoeléctricos, capacitivos y elastorresistivos.

Tales sensores pueden recopilar información sobre:

La posición, forma y orientación del objeto que se toca.
Valores y dirección de fuerza en el área de contacto.
resbalón
Conductividad térmica y temperatura absoluta del cuerpo al ser tocado.
Textura y humedad superficial.
dureza

Clasificación

Sensores de fuerza tactil
Matriz de resistencia: dos planos perpendiculares de electrodos paralelos separados entre sí por un material piezoresistivo. El punto de la matriz se define en la intersección de los electrodos perpendiculares.
Sensor táctil magnético resistivo
Sensor táctil con capa piezoeléctrica.
Sensor táctil mediante radiación infrarroja.

Sensores táctiles sensibles.
Sensor táctil con capas de goma conductoras.
Sensor táctil capacitivo
Sensor táctil optoelectronico
Sensor táctil utilizando un momento dipolar.

Usos
Los sensores táctiles aparecen en la vida cotidiana, como los botones del elevador y las lámparas que se atenúan o iluminan al tocar la base. También hay innumerables aplicaciones para sensores táctiles que la mayoría de las personas nunca conocen.

Los sensores que miden cambios muy pequeños deben tener sensibilidades muy altas. Los sensores deben estar diseñados para tener un pequeño efecto en lo que se mide; hacer el sensor más pequeño a menudo mejora esto y puede presentar otras ventajas. Los sensores táctiles se pueden utilizar para probar el rendimiento de todo tipo de aplicaciones. Por ejemplo, estos sensores se han utilizado en la fabricación de automóviles (frenos, embragues, sellos de puertas, juntas), laminación de baterías, juntas atornilladas, celdas de combustible, etc.

Las imágenes táctiles, como una modalidad de imagen médica, la traducción del sentido del tacto en una imagen digital se basa en los sensores táctiles. Las imágenes táctiles se asemejan mucho a la palpación manual, ya que la sonda del dispositivo con una matriz de sensores de presión montada en su cara actúa de manera similar a los dedos humanos durante el examen clínico, deforma el tejido blando de la sonda y detecta los cambios resultantes en el patrón de presión.

Los robots diseñados para interactuar con objetos que requieren un manejo que involucra precisión, destreza o interacción con objetos inusuales, necesitan un aparato sensorial que sea funcionalmente equivalente a la capacidad táctil de un humano. Se han desarrollado sensores táctiles para su uso con robots. Los sensores táctiles pueden complementar los sistemas visuales al proporcionar información adicional cuando el robot comienza a agarrar un objeto. En este momento, la visión ya no es suficiente, ya que las propiedades mecánicas del objeto no pueden ser determinadas solo por la visión. La determinación del peso, la textura, la rigidez, el centro de masa, el coeficiente de fricción y la conductividad térmica requieren interacción con el objeto y algún tipo de detección táctil.

Varias clases de sensores táctiles se utilizan en robots de guerra e ingeniería.

Arreglos de sensores de presión
Las matrices de sensores de presión son grandes grillas de tacteles. Un “tactel” es un ‘elemento táctil’. Cada tactel es capaz de detectar fuerzas normales. Los sensores basados ​​en Tactel proporcionan una ‘imagen’ de alta resolución de la superficie de contacto. Junto con la resolución espacial y la sensibilidad de la fuerza, las preguntas de integración de sistemas, como el cableado y el enrutamiento de señales, son importantes. Los conjuntos de sensores de presión están disponibles en forma de película delgada. Se utilizan principalmente como herramientas analíticas utilizadas en los procesos de fabricación e I + D por ingenieros y técnicos, y se han adaptado para su uso en robots. Los ejemplos de dichos sensores disponibles para los consumidores incluyen matrices construidas a partir de caucho conductor, titanato de zirconato de plomo (PZT), fluoruro de polivinilideno (PVDF), PVDF-TrFE, FET y elementos sensores capacitivos metálicos.

Rosetones de medición de tensión
Las rosetas de medidores de deformación se construyen a partir de medidores de deformación múltiples, y cada medidor detecta la fuerza en una dirección particular. Cuando se combina la información de cada medidor de tensión, la información permite la determinación de un patrón de fuerzas o pares.

Sensores táctiles de inspiración biológica
Se ha sugerido una variedad de diseños de inspiración biológica que van desde simples sensores tipo bigotes que miden solo un punto a la vez a través de sensores más avanzados similares a la punta de los dedos, hasta sensores completos tipo piel como en el último iCub (cita requerida). Los sensores táctiles de inspiración biológica a menudo incorporan más de una estrategia de detección. Por ejemplo, pueden detectar tanto la distribución de presiones como el patrón de fuerzas que provendría de las matrices de sensores de presión y las rosetas de medición de tensión, permitiendo la discriminación de dos puntos y la detección de fuerza, con capacidad similar a la de un humano.

Las versiones avanzadas de los sensores táctiles diseñados biológicamente incluyen la detección de vibraciones, que se ha determinado que es importante para comprender las interacciones entre el sensor táctil y los objetos donde el sensor se desliza sobre el objeto. Ahora se entiende que tales interacciones son importantes para el uso humano de herramientas y para juzgar la textura de un objeto. Uno de estos sensores combina la detección de fuerza, la detección de vibraciones y la detección de transferencia de calor.

Sensores táctiles de bricolaje y hardware abierto
Recientemente, un sofisticado sensor táctil se ha hecho de hardware abierto, permitiendo a los entusiastas y aficionados experimentar con una tecnología por lo demás costosa. Además, con la llegada de las cámaras ópticas baratas, se han propuesto sensores novedosos que se pueden construir de manera fácil y económica con una impresora 3D.