机器人保持联系

由鲁迪拉姆斯，Mouser Electronics

经常被忽视的是机器人发展中触感感的价值。设计师强烈关注离散的功能，如电力，运动自由和机器视觉。然而，触觉传感补充了所有这些，并有助于充分利用它们。有一种触摸感也会增加自己的独特优势。

虽然触觉传感器有很大的潜力，但它们在机器人技术方面的应用相对不足。然而，材料、传感器和人工智能数据处理技术的创新有望改变这一现状。

一个可以说明触摸重要性的类比是我们学习一项复杂任务的经验，如驾驶、演奏乐器、写作或使用筷子。起初，这些任务很累人。我们的手和身体很快就疲惫不堪。然而，最终行动变得几乎毫不费力，我们可以持续几个小时。

这些行动最初累人的一个关键原因是我们的肌肉正在施加太多的力量，不恰当地施加太多的力量。（想想一个小孩紧紧地抓住一支笔，因为他们努力形成字母，或者在方向盘上毫不舒服地捕获时态的初期驾驶员）。然而，正如我们学会更好地了解任务并从我们的触摸感地解释反馈，我们学会更经济地使用我们的能量。同样，机器人可以使用触觉传感器来节省功率，更有效地且精确地工作，避免损坏对象（或人）。

技术和应用

目前最先进的实际机器人触摸应用包括内置在机械装置中的力-扭矩传感器，以及类似于机器人指尖的抓手接触点上的低分辨率压力传感器。现在的许多机器人都使用这些技术。它们突出了触觉机器人的一个明显而重要的原则;将大部分传感器放置在靠近系统边缘的位置，尽可能靠近被操作的物体——就像它们在人体内一样。

简单的接触式压力传感器可以使用压阻式、压电式或电容式技术。电容式传感器的优点是，它也可以作为接近传感器，允许机器人在接近目标物体时减速，避免损伤和功耗浪费。为了提供更像人类的触觉范围，温度、湿度等的离散传感器可以添加到夹持垫——当然，有大量的组件可以填补这些角色。

传感器融合，安全高效

为了制造一个能在不同方向处理复杂物体的多功能机器人，我们需要整合来自各种传感器的输入——传感器融合。举个简单的例子;当处理带有塑料和金属部件的随机定向物体时，单靠电容式接近传感器将变得不可靠，因为电容取决于这些不同材料的属性和方向，以及它们的接近程度。

具有重叠检测区域的多个传感器对于安全关键方案非常适合，因为来自两个相邻传感器的矛盾数据立即表示问题。（另一个安全提示;发送数据的传感器不断有助于使传感器失效瞬间可检测）。

在快速发展的合作机器人领域，精确的触觉反馈尤其有助于安全和效率。合作机器人是设计来与人类密切合作工作的机器人。当人的生命和昂贵的设备处于危险中时，开发具有故障安全理念的机器人系统是至关重要的。

幸运的是，现代AI和机器学习技术很适合涉及多个不同传感器输入集成做出决定的任务。AI是机器人触摸感测最近进步的关键部分，它为机器人提供了一种嵌入其中许多传感器的人类皮肤。

机器人皮肤

机器人皮肤的概念，虽然具有挑战性，但预示着机器人技术的一场革命。这是因为，一个集成的、细粒度的触觉传感阵列是获得真正类似人类触觉的关键，它带来了所有的多功能性、安全性和效率优势。

例如，与我们的传统传感器不同，人类通过在施加压力时感觉到物体和双手之间的接触面积的大小的增加来判断硬度。更柔和的对象将使致力于该接触面积的大小 - 多于更难的对象。紧密间隔的传感器也大大提升了感知质地的能力。皮肤状机器人传感器可以以相同的方式工作。

只要通过反射机器人夹具的闪亮皮肤，MIT研究人员就可以实现多样化的解决方案，MIT研究人员使用相机来衡量该皮肤的变形来成功地测量硬度。

理想的机器人皮肤应该将多个传感器集成到一种坚固、灵活的材料中——许多研究项目都在朝着这个方向努力。台湾的科学家已经制作出一种机器人皮肤的原型，这种皮肤利用物体对电场的干扰来测量特征，包括接近度、硬度、温度，甚至水分含量。机器人触觉皮肤本身可以作为所需的低功率电场的源和探测器。

一个有很多答案的问题

高级机器人触觉感应领域仍然宽阔，具有追求多方途径的研究。虽然该行业仍在探索触觉传感，但毫无疑问，它可以提高今天许多机器人应用的效率，安全性和精度。

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