具有电位测量与刚度筛选功能耦合的触觉传感器研究

冯 跃，周子隆

（北京理工大学机电学院，北京 100081）

1 引 言

近年来，智能无人系统已成为应用广泛、发展最引人注目的高新技术之一。智能无人系统能够感知周围环境信息，在复杂环境中执行灵活的操作任务，极大地推动了经济发展、社会进步以及军事变革[1]。而传感器技术是无人系统智能化的先决条件，触觉传感技术则是该领域热门研究内容之一[2]。触觉是无人系统实现与环境交互的一种重要媒介。通过安装于末端执行器上的触觉传感器，无人系统不仅可以用来判断是否接触物体，还可以通过物理触摸来获取所需的物理信息，测量接触目标的温度、刚度、纹理、形状和接触力大小等特性，进而识别目标物体[3-5]。

传统触觉传感器依据传感原理的不同主要可以分为电容式、压阻式、热电阻式、电感式、压电式、电磁式和光学等[6-8]。一般而言，电容式、压阻式和压电式具有潜在优越的性能和实用性，因此通常是传感器设计者的首选。其他几种方法可以获得极高的灵敏度和较高的空间分辨率，然而这些技术中的大多数存在有效负载较大、制造昂贵且复杂的问题[9]。相反地，采用电容式、压阻式和压电式触觉传感器能够在保证较宽的工作范围的同时降低成本和功耗。

但是现有的多数触觉传感器仅能获得目标的轮廓与表面形貌，尚不足以有效识别结构属性相近的目标[10]。通过利用目标的电学特性如表面电位，反映物体的电导率，可以进一步提高目标识别准确率[11]。……