電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）隨著智能機器人的發(fā)展開始步入快車道，伴隨機器人技術(shù)而興起的各種智能傳感器也開始被更多行業(yè)所注意到，比如其中的接觸覺傳感器。這種傳感器如今不僅僅被用于機器人領(lǐng)域， 在智能家居領(lǐng)域也開始得到廣泛的使用。

接觸覺傳感器的發(fā)展歷程

所謂的接觸覺傳感器，是一種能夠感知物體接觸力和形狀的傳感器，廣泛應用于機器人、醫(yī)療器械、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域。它可以判斷機器人是否接觸物體，可以感知機器人與周圍障礙物的接近程度。接觸覺傳感器有微動開關(guān)、導電橡膠、含碳海綿、碳素纖維、氣動復位式裝置等類型。

其發(fā)展歷程最早可以追溯到20世紀70年代，在當時機器人研究已經(jīng)成為熱點，但接觸覺技術(shù)的研究才剛剛開始，且研究成果很少。當時對接觸覺的研究僅限于與對象的接觸與否、接觸力大小等，雖然有一些好的設(shè)想，但研制出的傳感器少且簡陋。

到了80年代，機器人觸覺傳感技術(shù)研究、發(fā)展的快速增長期開始，此期間對傳感器設(shè)計、原理和方法作了大量研究，主要有電阻、電容、壓電等原理和方法。從總體上看，80年代的研究可分為傳感器研制、觸覺數(shù)據(jù)處理、主動觸覺感知三部分，其突出特點是以傳感器裝置研究為中心主要面向工業(yè)自動化。

90年代后，對觸覺傳感技術(shù)的研究繼續(xù)保持增長并多方向發(fā)展。粗略來分的話，有關(guān)觸覺研究的文獻可分為：傳感技術(shù)與傳感器設(shè)計、觸覺圖像處理、形狀辨識等。

到如今，接觸覺傳感器技術(shù)應用在越來越多的領(lǐng)域，如美國科研人員在內(nèi)窺鏡手術(shù)的導管頂部安裝觸覺傳感器，可檢測疾病組織的剛度，根據(jù)組織柔軟度施加合適的力度，保證手術(shù)操作的安全。

在智能家居中應用的接觸覺傳感器

在智能家居領(lǐng)域中，除了我們熟知的非主動式智能家居外，如智能電飯煲、智能熱水器、智能洗衣機等，越來越多的主動式智能家居開始參與到我們的生活服務中來，比如智能掃地機器人、智能服務機器人等，這些機器人中便可以應用到接觸覺傳感器。

當將傳感器安裝在這些機器人中時，不僅能夠讓機器人可以更好的實現(xiàn)避障功能。而掃地機器人中，本身的感知系統(tǒng)一般采用超聲波測距儀、接觸和接近傳感器、紅外線傳感器和CCD攝像機等。

同時，接觸覺傳感器的應用能顯著提升掃地機器人的性能。首先，通過超聲波測距儀和紅外線傳感器等，掃地機器人可以獲得周圍環(huán)境的詳細信息，包括家具、墻壁和其他障礙物的位置，從而規(guī)劃出最優(yōu)的清潔路徑。其次，接觸式傳感器和防碰撞傳感器能有效避免機器人在清潔過程中與墻壁、家具等障礙物發(fā)生碰撞，防止機器人和家具的損傷。

此外，掃地機器人還可以利用其強大的感知系統(tǒng)進行更深層次的清潔。例如，兩個超大邊掃輪的設(shè)計，配合接觸式傳感器，可以使角落和地面掃得更徹底，更干凈。同時，在遇到懸崖邊緣時，防跌落傳感器能夠及時發(fā)出警告，防止機器人從高處跌落。

顯然，接觸覺傳感器的應用不僅能提高掃地機器人的清潔效率，同時也能提高其自身的耐用性和使用壽命。

除了使用在掃地機器人中外，接觸覺傳感器可以被用于智能家居的安防系統(tǒng)中，判斷門窗是否被打開或關(guān)閉，或者檢測人體是否靠近家具或其他物體，以預防可能的碰撞或傷害。此外，接觸覺傳感器還可以應用在智能床墊上，通過感知用戶的睡眠狀態(tài)，自動調(diào)整床墊的硬度或高度，提高用戶的睡眠質(zhì)量。

小結(jié)

接觸覺傳感器能夠檢測到人體接觸、壓力、力度等物理量，并將其轉(zhuǎn)化為電信號輸出。這項開發(fā)于傳統(tǒng)機器人中的傳感器也開始被越來越多的應用到智能家居產(chǎn)品當中，并且隨著未來人們對于生活品質(zhì)要求的提升，也讓接觸覺傳感器的應用市場更加廣泛。