1.1.2 机器人触觉传感器应具备如下基本特征：
1) 传感器有很好的顺应件，并且耐磨。 2) 空间分辨率为1~2mm，这种分辨率接近人指的分辨率 (指人皮肤敏感分离两点的距离为1mm)。 3) 每个指尖有50~200个触觉单元(即5×10，10×20阵列 单元数)。 4) 触元的力灵敏度小于0.05N，最好能达到0. 01N左右。 5) 输出动态范围最好能达到1000：1。 6) 传感器的稳定性、重复性好，无滞后。 7) 输出信号单值，线性度良好。 8) 输出频响100Hz~1kHz。
生物系统的存在和人自身的触觉经验有助于发展 机器人触觉敏感。
人体有两种感觉系统能与外部物体接触而产生反 应：
(1)内体感觉系统。该系统检测诸如手足关节角、肌肉打张 和肌肉拉紧等内部参量。机器人通过这些参量间接地与外 部物体接触；
(2)外体感觉系统。该系统出于皮肤表面温度和形状的改 变而产生反应，这些参量是直接接触外部物体的结果。
对于阵列触觉传感器．人们最关心的是阵列数、阵列密 度、灵敏度、柔软性、强固性等技术指标。
对于开关式触觉传感器，阵列密度难以提高。阵列数增加 时外接引线也是一个很大的问题。
利用敏感材料和硅工艺制作的阵列触觉可使阵列数及阵列 密度得到很大提高，并可减少外接引线，但缺乏应有的柔性， 很难安装到不同形状的通用应用载体(如手指)上。
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1.1.1 人体触 觉敏感
人的手有易抓 住物体、操纵物 体和确定物体的 许多物理特性。
这些功能都是 通过感觉特别是 触觉获得的信息 来实现的。
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1.1 触觉传感器的一般要求
在机器人触觉敏感中，我们试图仿效人体触觉敏 感系统的某些功能。为此．要求掌握人体触觉敏感及 其功能的知识，但是，不可能短期内重现生物传感器 的功能。
在有噪声激励的膜片上放置感压膜，当物体作用于感 压膜表面时，声阻抗发生变化的原理等。
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第一章 触觉、滑觉传感器及人工皮肤触觉
触觉发展的基础：
在制作工艺上也有很大的改进：利用半导体集成工艺， 采样电路ASIC化、感压源信号直接与制作在底板上的 MOSFET（场效应晶体管）相联以获得高的输人阻抗 和较强的抗干扰能力，ASIC化采样电路使外接引线大 大减少。
第一章 触觉、滑觉传感器及人工皮肤触觉
触觉传感器采用的原理： 用弹性机械触点和压阻硅橡胶制成的触觉传感器是最
早的触觉模型， 利用受压变形的介质引起两端电极电容变化的原理； 利用可视弹性膜与物体接触引起成像的原理； 各种压电材料(PVDF、PZT等)受压后引起电荷变化的
原理；
注： PVDF－poly(vinylidene fluoride)聚偏二氟乙烯 PZT－ piezoecectric是压电的，压电陶瓷：锆钛酸铅(PbZrTiO3)
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1.1 触觉传感器的一般要求
触觉传感器按传感原理基本上可以分为 开关式 压阻式 压电式 光电式 电容式 电磁式 其它
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1.2 触觉传感器开关
开关是用于检测物体是否存在的一种最简单的 触觉制动器件。
工业上利用小型开关阵列形成一种价廉的触觉 传感器，外形大，空间分辨率低。
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1.1 触觉传感器的一般要求
覆盖皮肤表面的人体 毛发，除能保持人体 热量外，还有接近传 感器的功能：
毛发的触觉极敏感， 通过它可检测位移的 微小变化，借助毛发 腺胞周围的神经末梢 网络还可传递信号。
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1.1 触觉传感器的一般要求
注：ASIC－ (Application Specific Intergrated Circuits)专用集成电路
新材料：各向异性的压阻材料如CSA、FSR等使得压 阻型触觉传感器的研究出现了勃勃生机。
注： CSA－碳毡
技术：微电子技术的发展，制造了高速的触觉采样与 控制电路，使触觉图像的采集与视频速率同步。
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1.1 触觉传感器的一般要求
外体感觉传感 器系统的神经 末梢封闭在真 皮和表皮层之 间，它由许多 特种神经末梢 构成。
皮肤能直接响 应接触压力、 温度和疼痛。
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1.1 触觉传感器的一般要求
除了疼痛信号外，当一个稳定刺激的强度随时间减小时， 所有的神经末梢呈现出适应性。
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1.3 压阻式阵列触觉传感器
二、压阻材料
在压阻式阵列触觉传感器中，最关键的构件是敏感材料 和电极。
适应性的精确率影响每种感应器的频率响应。在冷水中浸 泡几分钟后，就不会感觉到水象开始时那样冷，这是因为 发出信号的神经末梢对温度已适应。温度由两类传感器传 递，一类对“冷”起反应，另一类则对“温暖”产生反应。
使特定神经纤维活化的激励源是围绕神经未梢的隔膜，神 经未梢的形类似自由神经末梢的裸神经。如Merkel圆盘具 有扩张尖端的未梢，或如Pacinian细胞之类的压缩末梢— —影响感受器响应机械激励源的动态范围。影响机械感受 器响应的另一因素是神经末梢接触周围组织结构的方式。
使用柔软的压阻敏感材料制作阵列触觉传感器是一个较好 的途径。
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1.3 压阻式阵列触觉传感器
一、传感器结构
压阻式阵列触觉传感 器的基本结构是由相互 平行的电极构成触觉单 元的外接引线，上(行) 电极与下(列)电极相互 垂直，压阻材料放在中 间，行列电极的交叉点 定义为阵列触觉的一个 触觉单元
二值阵列触觉传感器，严重地限制触觉传感器 可提供的信息量。
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1.2 触觉传感器开关
气动式触觉传感阵列
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1.2 触觉传感器开关
光电开关式触觉传感阵列
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1.3 压阻式阵列触觉传感器