stringtranslate.com

Тактильный датчик

высокоплотное 3-осевое тактильное зондирование в тонком, мягком, прочном корпусе с минимальной проводкой. Интеграция uSkin в руку Allegro обеспечивает ее человеческим чувством прикосновения.
Датчик uSkin от XELA Robotics — это высокоплотный 3-осевой тактильный датчик в тонком, мягком и прочном корпусе с минимальным количеством проводов.
Система тактильных датчиков PPS (TactileHead), предназначенная для количественной оценки давления на голову человека.
Система тактильных датчиков PPS (TactileHead [1] ), разработанная для количественной оценки распределения давления на лице и голове. Полезна для оптимизации эргономичного дизайна головных уборов и очков.

SynTouch BioTac [2] — мультимодальный тактильный датчик, смоделированный по образцу кончика пальца человека.

Тактильный датчик — это устройство, которое измеряет информацию, возникающую в результате физического взаимодействия с окружающей средой. Тактильные датчики, как правило, моделируются по образцу биологического чувства кожного осязания , которое способно обнаруживать стимулы, возникающие в результате механической стимуляции, температуры и боли (хотя восприятие боли не является обычным для искусственных тактильных датчиков). Тактильные датчики используются в робототехнике , компьютерном оборудовании и системах безопасности . Распространенное применение тактильных датчиков — в сенсорных устройствах на мобильных телефонах и компьютерах .

Тактильные датчики могут быть разных типов, включая пьезорезистивные , пьезоэлектрические , оптические, емкостные и эласторезистивные датчики. [3]

Использует

Тактильные датчики встречаются в повседневной жизни, например, кнопки лифта и лампы, которые тускнеют или становятся ярче при прикосновении к основанию. Существует также бесчисленное множество других применений тактильных датчиков, о которых большинство людей никогда не знают.

Датчики, измеряющие очень малые изменения, должны иметь очень высокую чувствительность. Датчики должны быть спроектированы так, чтобы оказывать небольшое влияние на то, что измеряется; уменьшение размера датчика часто улучшает это и может принести другие преимущества. Тактильные датчики могут использоваться для проверки производительности всех типов приложений. Например, эти датчики использовались в производстве автомобилей ( тормозов , сцеплений, дверных уплотнителей, прокладок ), ламинировании аккумуляторов , болтовых соединений, топливных элементов и т. д.

Тактильная визуализация , как метод медицинской визуализации, переводящий чувство прикосновения в цифровое изображение, основана на тактильных датчиках. Тактильная визуализация очень похожа на ручную пальпацию, поскольку зонд устройства с массивом датчиков давления , установленным на его поверхности, действует подобно человеческим пальцам во время клинического обследования, деформируя мягкие ткани зондом и обнаруживая возникающие изменения в характере давления.

Роботы, предназначенные для взаимодействия с объектами, требующими обработки, включающей точность, ловкость или взаимодействие с необычными объектами, нуждаются в сенсорном аппарате, который функционально эквивалентен тактильным способностям человека. Тактильные датчики были разработаны для использования с роботами. [4] [5] [ необходим лучший источник ] Тактильные датчики могут дополнять визуальные системы, предоставляя дополнительную информацию, когда робот начинает захватывать объект. В это время зрения уже недостаточно, так как механические свойства объекта не могут быть определены только зрением. Определение веса, текстуры, жесткости , центра масс , коэффициента трения и теплопроводности требует взаимодействия с объектом и некоторого вида тактильного восприятия.

Несколько классов тактильных датчиков используются в роботах разных типов для задач, охватывающих предотвращение столкновений и манипуляцию. [ необходима ссылка ] Некоторые методы одновременной локализации и картирования основаны на тактильных датчиках. [6]

Массивы датчиков давления

Массивы датчиков давления представляют собой большие сетки тактелей. «Тактель» — это «тактильный элемент». Каждый тактель способен обнаруживать нормальные силы. Датчики на основе тактелей обеспечивают «изображение» контактной поверхности с высоким разрешением. Наряду с пространственным разрешением и чувствительностью к силе важны такие вопросы системной интеграции, как проводка и маршрутизация сигналов. [7] Массивы датчиков давления доступны в тонкопленочной форме. Они в основном используются в качестве аналитических инструментов, используемых в производственных и научно-исследовательских процессах инженерами и техниками, и были адаптированы для использования в роботах. Примерами таких датчиков, доступных потребителям, являются массивы, изготовленные из проводящей резины , [8] цирконата-титаната свинца (PZT), поливинилиденфторида (PVDF), PVDF-TrFE, [9] полевых транзисторов , [10] и металлических емкостных чувствительных элементов [11] [12] .

Оптические тактильные датчики

Было разработано несколько видов тактильных датчиков, которые используют преимущества технологии, подобной камере, для предоставления данных с высоким разрешением. Ключевым примером является технология Gelsight, впервые разработанная в Массачусетском технологическом институте, которая использует камеру за слоем непрозрачного геля для достижения тактильной обратной связи с высоким разрешением. [13] [14] Датчик Samsung ``See-through-your-skin (STS) использует полупрозрачный гель для создания комбинированного тактильного и оптического изображения. [15]

Розетки тензодатчиков

Розетки тензодатчиков состоят из нескольких тензодатчиков , каждый из которых определяет силу в определенном направлении. Когда информация от каждого тензодатчика объединяется, информация позволяет определить схему сил или крутящих моментов. [16]

Биологически вдохновленные тактильные датчики

Было предложено множество биологически вдохновленных конструкций, начиная от простых датчиков, похожих на усы, которые измеряют только одну точку за раз [17], и заканчивая более продвинутыми датчиками, похожими на кончики пальцев, [18] [19] [20] и заканчивая полными датчиками, похожими на кожу, как на последнем iCub [ требуется ссылка ] . Биологически вдохновленные тактильные датчики часто включают в себя более одной стратегии обнаружения. Например, они могут обнаруживать как распределение давления, так и схему сил, которые будут исходить от массивов датчиков давления и розеток тензодатчиков, что позволяет осуществлять двухточечную дискриминацию и обнаружение силы с человеческой способностью.

Расширенные версии биологически спроектированных тактильных датчиков включают в себя датчик вибрации , который, как было установлено, важен для понимания взаимодействия между тактильным датчиком и объектами, когда датчик скользит по объекту. Такие взаимодействия теперь считаются важными для использования человеком инструментов и оценки текстуры объекта. [18] Один из таких датчиков объединяет датчик силы, датчик вибрации и датчик теплопередачи. [2]

Тактильные датчики с открытым исходным кодом и самодельные

Недавно сложный тактильный датчик был сделан открытым аппаратным обеспечением , что позволило энтузиастам и любителям экспериментировать с дорогой технологией. [21] Кроме того, с появлением дешевых оптических камер были предложены новые датчики, которые можно легко и дешево изготовить с помощью 3D-принтера. [22]

Смотрите также

Ссылки

  1. ↑ Доби, Гордон (7 мая 2021 г.). «Тактихед».
  2. ^ ab "Sensor Technology – SynTouch, Inc". www.syntouchllc.com . 6 октября 2020 г.
  3. ^ . Тактильные датчики также выпускаются в виде пленок, показывающих давление, которые показывают распределение и величину давления между контактирующими поверхностями посредством немедленного и постоянного изменения цвета. Эти пленки, показывающие давление, являются одноразовыми датчиками, которые фиксируют максимальное давление, которому они подвергались. Пленки, показывающие давление, активируются химической реакцией и являются неэлектронными датчиками. Роботизированное тактильное зондирование – Технологии и система
  4. ^ Fleer, S.; Moringen, A.; Klatzky, RL; Ritter, H. (2020). «Обучение эффективному исследованию тактильной формы с помощью жесткой матрицы тактильных датчиков», S. Fleer, A. Moringen, R. Klatzky, H. Ritter». PLOS ONE . ​​15 (1): e0226880. doi : 10.1371/journal.pone.0226880 . PMC 6940144 . PMID  31896135. 
  5. ^ «Обучение роботов тактильному взаимодействию на основе внимания», А. Моринген, С. Флир, Г. Вальк, Х. Риттер (PDF) . doi :10.1007/978-3-030-58147-3_51. S2CID  220069113. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  6. ^ Фокс, Чарльз и др. «Тактильный SLAM с биомиметическим усатым роботом». Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации 2012 г. IEEE, 2012.
  7. ^ Дахия, Р. С.; Метта, Г.; Валле, М.; Сандини, Г. (2010). «Тактильное восприятие — от людей к гуманоидам — журналы и журналы IEEE». Труды IEEE по робототехнике . 26 (1): 1–20. doi :10.1109/TRO.2009.2033627. S2CID  14306032.
  8. ^ Симоджо, М.; Намики, А.; Ишикава, М.; Макино, Р.; Мабучи, К. (2004). «Тактильный сенсорный лист с использованием проводящей давление резины с методом прошивки электрических проводов – IEEE Journals & Magazine». IEEE Sensors Journal . 4 (5): 589–596. doi :10.1109/JSEN.2004.833152. S2CID  885827.
  9. ^ Дахия, Равиндер С.; Каттин, Давиде; Адами, Андреа; Коллини, Кристиан; Барбони, Леонардо; Валле, Маурицио; Лоренцелли, Леандро; Гобой, Роберто; Метта, Джорджио; Брунетти, Франческа (2011). «На пути к системе тактильных датчиков на кристалле для робототехнических приложений - журналы и журналы IEEE». Журнал датчиков IEEE . 11 (12): 3216–3226. дои : 10.1109/JSEN.2011.2159835. S2CID  11702310.
  10. ^ Пьезоэлектрические оксидно-полупроводниковые полевые транзисторные сенсорные устройства
  11. ^ Доби, Гордон (7 мая 2021 г.). "PPS Capacitive Sensors". PPS . Получено 7 мая 2021 г. .
  12. ^ Доби, Гордон (7 мая 2021 г.). «Емкостные тактильные датчики SingleTact».
  13. ^ Baeckens, Simon; Wainwright, Dylan K.; Weaver, James C.; Irschick, Duncan J.; Losos, Jonathan B. (2019). «Онтогенетические закономерности масштабирования структуры поверхности кожи ящерицы, выявленные с помощью гелевой стереопрофилометрии». Journal of Anatomy . 235 (2): 346–356. doi :10.1111/joa.13003. ISSN  1469-7580. PMC 6637707. PMID 31099429  . 
  14. ^ Уэйнрайт, Дилан К.; Лаудер, Джордж В.; Уивер, Джеймс К. (2017). «Визуализация топографии биологической поверхности in situ и in vivo». Методы в экологии и эволюции . 8 (11): 1626–1638. Bibcode : 2017MEcEv...8.1626W. doi : 10.1111/2041-210X.12778 . ISSN  2041-210X. S2CID  89811965.
  15. ^ Хоган, Франсуа (5 января 2021 г.). «Видение сквозь кожу: распознавание объектов с помощью нового визуально-тактильного датчика». PPS . Получено 11 октября 2021 г. .
  16. ^ Технические данные Schunk FT-Nano 43, 6-осевого датчика силы и крутящего момента
  17. ^ Эванс, Мэтью Х.; Фокс, Чарльз У.; Пирсон, Мартин; Прескотт, Тони Дж. (август 2010 г.). Тактильное различение с использованием шаблонных классификаторов: к модели извлечения признаков в вибриссальных системах млекопитающих. От животных к аниматам 11, 11-я Международная конференция по моделированию адаптивного поведения. Париж, Франция.
  18. ^ ab Фишел, Джереми А.; Сантос, Вероника Дж.; Лоеб, Джеральд Э. (2008). «Надежный датчик микровибрации для биомиметических кончиков пальцев». Надежный датчик микровибрации для биомиметических кончиков пальцев – Публикация конференции IEEE . стр. 659–663. doi :10.1109/BIOROB.2008.4762917. ISBN 978-1-4244-2882-3. S2CID  16325088.
  19. ^ "Разработка тактильного датчика на основе биологически вдохновленного кодирования границ - Публикация конференции IEEE". IEEE : 1–6. Июнь 2009.
  20. ^ Кэссиди, Эндрю; Эканаяке, Виранта (2006). "Биологически вдохновленная матрица тактильных датчиков, использующая фазовые вычисления". Биологически вдохновленная матрица тактильных датчиков, использующая фазовые вычисления – Публикация конференции IEEE . стр. 45–48. doi :10.1109/BIOCAS.2006.4600304. ISBN 978-1-4244-0436-0. S2CID  5774626.
  21. ^ «Строим это – TakkTile». www.takktile.com .
  22. ^ "Exhor/bathtip". GitHub .

Внешние ссылки