触觉传感调研报告

1、关于人工智能中触觉传感和触觉反馈的调研报告调研内容：触觉传感和触觉反馈的基本介绍，在人工智能中的具体运用的实例及其发展的前景。调研时间：2017.11.01-2017.11.05调研方式:网上检索调研人员:xxx简要目录：（一）触觉传感和触觉反馈的介绍（二）实例介绍（三）发展前景（一）触觉传感和触觉反馈的介绍触觉传感：用于机器人中模仿触觉功能的传感器。触觉是人与外界环境直接 接触时的重要感觉功能，研制满足要求的触觉传感器是机器人发展中 的技术关键之一。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已 经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案，但目前大都属于实验室 阶段，达到产品化的不多。触觉传感器按

2、功能大致可分为接触觉传感 器、力一力矩觉传感器、压觉传感器和滑觉传感器等。力一力矩觉传感器用于测量机器人自身或与外界相互作用而产生的力或力矩的传 感器。它通常装在机器人各关节处。刚体在空间的运动可以用6个 坐标来描述，例如用表示刚体质心位置的三个直角坐标和分别绕三个 直角坐标轴旋转的角度坐标来描述。可以用多种结构的弹性敏感元件 来敏感机器人关节所受的6个自由度的力或力矩，再由粘贴其上的 应变片将力或力矩的各个分量转换为相应的电信号。常用弹性敏感元 件的形式有十字交叉式、三根竖立弹性梁式和八根弹性梁的横竖混合 结构等。在每根梁的内侧粘贴张力测量应变片，外侧粘贴剪切力测量 应变片，从而构成6个自由

3、度的力和力矩分量输出。压觉传感器测量接触外界物体时所受压力和压力分布的传感器。它有助于机 器人对接触对象的几何形状和硬度的识别。压觉传感器的敏感元件可 由各类压敏材料制成，常用的有压敏导电橡胶、由碳纤维烧结而成的 丝状碳素纤维片和绳状导电橡胶的排列面等。如图是以压敏导电橡胶 为基本材料的压觉传感器。在导电橡胶上面附有柔性保护层，下部装 有玻璃纤维保护环和金属电极。在外压力作用下，导电橡胶电阻发生 变化，使基底电极电流相应变化，从而检测出与压力成一定关系的电 信号及压力分布情况。通过改变导电橡胶的渗入成分可控制电阻的大 小。例如渗入石墨可加大电阻，渗碳、渗镍可减小电阻。通过合理选 材和加工可制成

4、高密度分布式压觉传感器。这种传感器可以测量细微 的压力分布及其变化，故有人称之为“人工皮肤”。，电橡花电叫 压点 电朋IJ.即，育辟魔宓布犬归髯传感棒原建2.滑觉传感器用于判断和测量机器人抓握或搬运物体时物体所产生的滑移。它 实际上是一种位移传感器。两电极交替盘绕成螺旋结构，放置在环氧 树脂玻璃或柔软纸板基底上，力敏导电橡胶安装在电极的正上方。在 滑觉传感器工作过程中，通过检测正负电极间的电压信号并通过ADC 将其转换成数字信号，采用DSP芯片进行数字信号处理并输出结果， 判定物体是否产生滑动。Pressure conductive rubber。QElectrodesSignal Proce

5、ssingSensor output f_ruLLhuii 总 pan爪略ukPressure conductive rubber。QElectrodesSignal ProcessingSensor output f_ruLLhuii 总 pan爪略uk condudivi： ruliKri；ND 0Fig, The basi strucmtv of s ip sensor触觉反馈：触觉反馈技术(Haptic or Tactile Feedback)能通过作用力、 振动等一系列动作为使用者再现触感。这一力学刺激可被应用于计算 机模拟中的虚拟场景或者虚拟对象的辅助创建和控制，以及加强对于 机械

6、和设备的远程操控。应用触觉反馈技术的设备可能包含测量外在 压力的触觉传感器。实例介绍1.人工智能夹克智能夹克由谷歌和服装品牌李维斯合作设计，采用了来自谷歌先 进技术和项目集团(ATAP)的技术，后者负责把多点触摸传感器集成到 夹克中。夹克允许穿戴者只需滑动或轻敲夹克袖口，就能停止或启动 音乐播放、获得导航、查看新短信。这是因为手势感应传感器已经被 集成到了夹克袖口中，它随后会通过嵌入在袖口中的一个柔性标签内 的微电子无线连接到穿戴者的手机。该标签能够使用触觉反馈和光提 醒穿戴者新的来电和短信。2.Senhance 机器人FDA批准了 TransEnterix新一代微创手术机器人“超敏” Sen

7、hance 上市。在临床试验中，该机器人辅助完成150例微 创手 术，结果证明其安全且性能可靠。“超敏”Senhance机 器人的相 机系统能跟随医生眼睛的移动而移动聚焦视野。这大 大地方便了 医生观察手术视野过程的灵活性和敏捷性。“超敏Senhance机器 人还具有作用力反馈感触觉。根据手术的组织 或器官硬度反馈给 医生调整操作手臂的力度。3.Ocean One水下机器人斯坦福大学研发的Ocean One水下机器人：采取AI+触觉反馈的 协同工作方式，让机器人手部能够感受到所抓取物体的重量与质感，再施加以适当力道抓取，这样就能够抓取到易碎物 品了。此外还拥有平衡设计，可以让它即使在身体晃动的

8、情况下，通 过手臂调整也能保持双手的稳定。（三）发展前景1.触觉传感器在假肢中的应用假肢可以奇迹般地恢复一些截肢者失去的功能，但它们至今尚无 法完成一件事，那就是恢复准确的触觉。如今，研究人员报告说，在 不远的将来，这些人造的手臂和腿脚有可能获得接近真实的触觉。利 用一种两层的柔韧薄塑料，科学家研制出一种新的电子传感器，能够 模拟人体皮肤中触觉传感器的神经信息而向小鼠脑组织传送信号。2.触觉传感器在工业制造中的应用如今大热的工业互联网中重要的角色就是工业机器人。力传感器 赋予机器人的手腕触觉。力传感器安装在机器人和它操作的机台之 间，这样两者间的所有力都能被机器人和机台感知和监控。触觉传感器在可穿戴电子产品中的应用近年来，便携式智能电子产品发展日新月异，出现了众多多功能的可 穿戴器件。将电子产品用于手镯、眼镜和鞋子等随身穿戴品一样“穿 戴”在身上已然成为一种新时尚。其中，穿戴式触觉传感器是当下科 技