Sensor táctil

Um sensor táctil é um dispositivo que mede informações decorrentes da interação física com o ambiente. Sensores táteis são geralmente modelados a partir do senso biológico de toque cutâneo que é capaz de detectar estímulos resultantes de estimulação mecânica, temperatura e dor (embora o sensoriamento da dor não seja comum em sensores tácteis artificiais). Os sensores táteis são usados ​​em robótica, hardware de computador e sistemas de segurança. Uma aplicação comum de sensores táteis é em dispositivos touchscreen em telefones celulares e computação.

Os sensores táteis podem ser de diferentes tipos, incluindo sensores piezoresistivos, piezoelétricos, capacitivos e elastoresistivos.

Esses sensores podem coletar informações sobre:

a posição, forma e orientação do objeto que está sendo tocado
valores e direção da força na área de contato
escorregar
condutividade térmica e temperatura absoluta do corpo a ser tocado
textura e umidade superficial
dureza

Classificação

Sensores de força táctil
Matriz de resistência – dois planos perpendiculares de eletrodos paralelos separados uns dos outros por um material piezoresistivo. O ponto da matriz é definido na interseção de eletrodos perpendiculares.
Sensor táctil resistivo magnético
Sensor táctil com camada piezoeléctrica
Sensor táctil usando radiação infravermelha

Sensores tácteis sensíveis
Sensor táctil com camadas de borracha condutora
Sensor tátil capacitivo
Sensor tátil optoeletrônico
Sensor táctil usando um momento de dipolo

Usos
Sensores táteis aparecem na vida cotidiana, como botões de elevador e lâmpadas que escurecem ou iluminam tocando a base. Há também inúmeras aplicações para sensores táteis, das quais a maioria das pessoas nunca sabe.

Sensores que medem mudanças muito pequenas devem ter sensibilidades muito altas. Os sensores precisam ser projetados para ter um pequeno efeito sobre o que é medido; tornar o sensor menor, muitas vezes, melhora isso e pode introduzir outras vantagens. Sensores táteis podem ser usados ​​para testar o desempenho de todos os tipos de aplicativos. Por exemplo, esses sensores foram usados ​​na fabricação de automóveis (freios, embreagens, vedações de portas, juntas), laminação de baterias, juntas aparafusadas, células de combustível, etc.

A imagem tátil, como modalidade de imagens médicas, traduz o sentido do tato em uma imagem digital é baseada nos sensores táteis. A imagem tátil imita de perto a palpação manual, pois a sonda do dispositivo com uma matriz de sensor de pressão montada na face age de forma similar aos dedos humanos durante o exame clínico, deformando o tecido mole pela sonda e detectando mudanças resultantes no padrão de pressão.

Robôs projetados para interagir com objetos que requerem manipulação envolvendo precisão, destreza ou interação com objetos incomuns, precisam de aparatos sensoriais que sejam funcionalmente equivalentes à habilidade tátil de um ser humano. Sensores táteis foram desenvolvidos para uso com robôs. Os sensores táteis podem complementar os sistemas visuais, fornecendo informações adicionais quando o robô começa a segurar um objeto. Neste momento, a visão não é mais suficiente, pois as propriedades mecânicas do objeto não podem ser determinadas apenas pela visão. Determinar peso, textura, rigidez, centro de massa, coeficiente de atrito e condutividade térmica exigem interação com objetos e algum tipo de sensoriamento tátil.

Várias classes de sensores táteis são usadas em robôs em guerra e engenharia

Matrizes de Sensores de Pressão
Matrizes de sensores de pressão são grandes redes de tatos. Um “tactel” é um “elemento táctil”. Cada tato é capaz de detectar forças normais. Os sensores baseados em tactel fornecem uma ‘imagem’ de alta resolução da superfície de contato. Juntamente com resolução espacial e sensibilidade à força, questões de integração de sistemas, como fiação e roteamento de sinais, são importantes. Matrizes de sensores de pressão estão disponíveis na forma de filme fino. Eles são usados ​​principalmente como ferramentas analíticas usadas nos processos de fabricação e P & D por engenheiros e técnicos, e foram adaptados para uso em robôs. Exemplos de tais sensores disponíveis para os consumidores incluem matrizes construídas a partir de borracha condutiva, titanato de zirconato de chumbo (PZT), fluoreto de polivinilideno (PVDF), PVDF-TrFE, FET e elementos sensoriais capacitivos metálicos.

Rosetas de calibre de tensão
As rosetas dos strain gages são construídas a partir de múltiplos strain gages, com cada manômetro detectando a força em uma direção particular. Quando a informação de cada strain gauge é combinada, a informação permite a determinação de um padrão de forças ou torques.

Sensores táteis biologicamente inspirados
Uma variedade de designs biologicamente inspirados tem sido sugerida, desde sensores simples tipo whisker, que medem apenas um ponto de cada vez, através de sensores mais avançados, para completar sensores semelhantes à pele, como no último iCub (citação necessária). Sensores táteis biologicamente inspirados geralmente incorporam mais de uma estratégia de detecção. Por exemplo, eles podem detectar a distribuição de pressões e o padrão de forças que viriam das matrizes de sensores de pressão e rosetas de strain gages, permitindo a discriminação de dois pontos e a detecção de força, com capacidade semelhante à humana.

Versões avançadas de sensores táteis biologicamente projetados incluem detecção de vibração que foi determinada como importante para entender as interações entre o sensor tátil e os objetos onde o sensor desliza sobre o objeto. Tais interações são agora entendidas como importantes para o uso de ferramentas humanas e para julgar a textura de um objeto. Um desses sensores combina sensor de força, sensor de vibração e sensoriamento de transferência de calor.

Sensores táteis DIY e de hardware aberto
Recentemente, um sofisticado sensor táctil foi feito de hardware aberto, permitindo que entusiastas e hobistas experimentassem uma tecnologia cara. Além disso, com o advento de câmeras ópticas baratas, novos sensores foram propostos, que podem ser construídos de forma fácil e barata com uma impressora 3D.