Klassifizierung von taktilen Sensoren: Piezoresistiver Berührungssensor

- Jun 07, 2019-


Das Studium der taktilen Sensoren hat breite und enge Bedeutungen. Der verallgemeinerte Tastsinn umfasst Berührung, Druck, Kraft, Gleiten, Kälte und Wärme. Der enge Tastsinn umfasst den Kraftsinn an der Schnittstelle zwischen Roboter und Objekt. Aus Sicht der Funktion lassen sich taktile Sensoren grob in Kontaktsensoren, Kraft-Drehmoment-Sensoren, Drucksensoren und Schiebesensoren einteilen.


tactile Piezoelectric touch sensor


In den letzten Jahren wurden gängige taktile Sensoren nach ihrem Wirkprinzip hauptsächlich in fünf Kategorien eingeteilt.


(1) Kapazitiver Tastfeldsensor. Das Prinzip ist, dass die äußere Kraft die relative Verschiebung zwischen den Platten ändert, so dass sich die Kapazität ändert, und die haptische Kraft durch Erfassen des Ausmaßes der Kapazitätsänderung gemessen wird.


(2) Induktiver Berührungssensor. Es verwendet das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, um die Druckwirkung in eine Änderung des Selbstinduktivitätskoeffizienten und der Gegeninduktivität der Spule umzuwandeln, und wandelt dann den Stromkreis in einen Spannungs- oder Stromänderungsausgang um.


(3) Photoelektrischer Berührungssensor. Es basiert auf dem Prinzip der Totalreflexion und besteht in der Regel aus einer Lichtquelle und einem Fotodetektor. Wenn sich der auf die Grenzfläche ausgeübte Druck ändert, ändern sich die Reflexionsintensität der empfindlichen Komponente des Sensors und die Quellenfrequenz entsprechend.


(4) Piezoresistiver Berührungssensor. Es ist ein Bauelement, das nach dem piezoresistiven Effekt von Halbleitermaterialien hergestellt wird. Das Substrat kann direkt als Messsensorelement verwendet werden, und der Diffusionswiderstand ist in Form einer Brücke in das Substrat geschaltet. Wenn das Substrat durch eine äußere Kraft deformiert wird, ändern sich die Widerstandswerte und die Brücke erzeugt eine entsprechende unsymmetrische Ausgabe.


(5) Piezoelektrischer Berührungssensor. Unter Druckeinwirkung tritt eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Stirnseiten des piezoelektrischen Materials auf; im Gegenteil, die angelegte Spannung erzeugt mechanische Beanspruchung.


Die obigen Sensoren werden aufgrund ihrer Einfachheit und Wirksamkeit häufig in haptischen Anwendungen bevorzugt. Mit der rasanten Entwicklung intelligenter Roboter, künstlicher Intelligenz, virtueller Realität und anderer technischer Bereiche war es schwierig, mit herkömmlichen Tastsensoren die Anforderungen von Anwendungen zu erfüllen. Taktile Sensoren haben globale Erkennung, mehrdimensionale Krafterkennung und den Trend zu Miniaturisierung, Intelligenz und Vernetzung gezeigt. .


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