촉각 센서

촉감 센서는 환경과의 물리적 상호 작용에서 발생하는 정보를 측정하는 장치입니다. 촉각 센서는 일반적으로 기계적 자극, 온도 및 통증으로 인한 자극을 감지 할 수있는 피부 접촉의 생물학적 감각을 모델로합니다 (인공 통 촉 센서에서는 통증 감지가 일반적이지 않음). 촉각 센서는 로봇 공학, 컴퓨터 하드웨어 및 보안 시스템에 사용됩니다. 촉각 센서의 일반적인 응용 분야는 휴대폰 및 컴퓨팅의 터치 스크린 장치에 있습니다.

촉각 센서는 압 저항, 압전, 용량 성 및 탄성 저항 센서를 포함하여 상이한 유형일 수있다.

이러한 센서는 다음에 대한 정보를 수집 할 수 있습니다.

터치 된 객체의 위치, 모양 및 방향
접촉 영역에서 힘의 값과 방향
슬립
접촉되는 신체의 열 전도도 및 절대 온도
질감 및 표면 습도
경도

분류

촉각 센서
저항 매트릭스 – 압전 저항 재료에 의해 서로 분리 된 평행 전극의 두 개의 수직 평면. 배열의 포인트는 수직 전극의 교차점에서 정의됩니다.
자기 저항 촉각 센서
압전 층을 가진 촉각 센서
적외선을 이용한 촉각 센서

민감한 촉각 센서
전도성 고무층이있는 촉각 센서
용량 성 촉감 센서
광전자 촉각 센서
쌍극자 모멘트를 이용한 촉각 센서

용도
촉각 센서는베이스 버튼을 만져 어두워 지거나 밝아지는 엘리베이터 버튼 및 램프와 같이 일상 생활에서 나타납니다. 또한 대부분의 사람들이 인식하지 못하는 촉각 센서에 대한 수많은 응용 프로그램이 있습니다.

매우 작은 변화를 측정하는 센서는 매우 높은 감도를 가져야합니다. 센서는 측정 대상에 미치는 영향이 적도록 설계해야합니다. 센서를 더 작게 만드는 것은 종종 이것을 향상시키고 다른 이점을 가져올 수 있습니다. 촉각 센서를 사용하여 모든 유형의 애플리케이션 성능을 테스트 할 수 있습니다. 예를 들어, 이러한 센서는 자동차 (브레이크, 클러치, 도어 씰, 개스킷), 배터리 적층, 볼트 조인트, 연료 전지 등의 제조에 사용되었습니다.

촉각 센서를 기반으로 터치 감각을 디지털 이미지로 변환하는 의료 이미징 기법 인 촉각 이미징 (tactile imaging)이 촉각 센서를 기반으로합니다. 촉각 이미징은 표면에 설치된 압력 센서 어레이가있는 장치의 프로브가 임상 검사 중에 인간의 손가락과 유사하게 작동하고 프로브로 연조직을 변형시키고 압력 패턴의 결과 변화를 감지하므로 수동 촉 진과 매우 유사합니다.

정밀도, 손재주 또는 비정상적인 물체와의 상호 작용을 필요로하는 물체와 상호 작용하도록 설계된 로봇은 인간의 촉각 능력과 기능적으로 동등한 감각 장치가 필요합니다. 촉각 센서는 로봇과 함께 사용하기 위해 개발되었습니다. 촉각 센서는 로봇이 물체를 잡아 당길 때 추가 정보를 제공함으로써 시각 시스템을 보완 할 수 있습니다. 이 시점에서 시력만으로는 물체의 기계적 성질을 결정할 수 없으므로 비전은 더 이상 충분하지 않습니다. 중량, 질감, 강성, 질량 중심, 마찰 계수 및 열전도도를 결정하려면 물체 상호 작용과 일종의 촉각 감지가 필요합니다.

전쟁과 엔지니어링 분야에서 여러 종류의 촉각 센서가 로봇에 사용됩니다

압력 센서 어레이
압력 센서 어레이는 커다란 격자 형 격자입니다. “촉각”은 ‘촉각 요소’입니다. 각 촉각은 정상적인 힘을 감지 할 수 있습니다. Tactel 기반 센서는 접촉면의 고해상도 ‘이미지’를 제공합니다. 공간 해상도와 힘 감도와 함께 배선 및 신호 라우팅과 같은 시스템 통합 문제가 중요합니다. 압력 센서 어레이는 박막 형태로 제공됩니다. 이들은 주로 엔지니어와 기술자가 제조 및 연구 개발 프로세스에 사용하는 분석 도구로 사용되며 로봇에 사용하기 위해 개발되었습니다. 소비자가 이용할 수있는 이러한 센서의 예로 전도성 고무, PZT (lead zirconate titanate), PVDF (polyvinylidene fluoride), PVDF-TrFE, FET 및 금속 용량 성 감지 소자로 만든 어레이가 있습니다.

스트레인 게이지 Rosettes
스트레인 게이지 로제트는 여러 게이지로 구성되며 각 게이지는 특정 방향의 힘을 감지합니다. 각 스트레인 게이지의 정보가 결합되면 정보를 사용하여 힘 또는 토크 패턴을 결정할 수 있습니다.

생물학적으로 촉발 된 촉각 센서
생물학적으로 영감을 얻은 다양한 디자인이 한 번에 한 지점 씩 측정하는 단순한 수염 모양의 센서에서부터 첨단 iCub (필요한 표제)와 같은 피부 모양의 센서를 완성하기 위해보다 첨단의 손가락 끝과 같은 센서에 이르기까지 제안되었습니다. 생물학적으로 촉발 된 촉각 센서는 종종 하나 이상의 감지 전략을 통합합니다. 예를 들어 압력 분포와 압력 센서 어레이 및 스트레인 게이지 로제트에서 비롯되는 힘의 패턴을 모두 감지하여 인간과 같은 능력으로 2 점 차별 및 힘 감지를 허용 할 수 있습니다.

생물학적으로 설계된 촉각 센서의 고급 버전에는 촉각 센서와 센서가 물체 위로 미끄러지는 물체 사이의 상호 작용을 이해하는 데 중요한 진동 감지 기능이 포함됩니다. 이러한 상호 작용은 이제 인간의 도구 사용 및 물체의 질감을 판단하는 데 중요하다고 이해됩니다. 이러한 센서 중 하나는 힘 감지, 진동 감지 및 열 전달 감지를 결합합니다.

DIY 및 개방형 하드웨어 촉각 센서
최근에 정교한 촉각 센서가 개방형 하드웨어로 만들어져 열광 자나 애호가가 다른 방법으로 값 비싼 기술을 실험 할 수있게되었습니다. 또한 저렴한 광학 카메라의 출현으로 3D 프린터로 쉽고 저렴하게 만들 수있는 새로운 센서가 제안되었습니다.