Taktiler Sensor – Wikipedia

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eine hochdichte 3-Achsen-Tastsensorik in einem dünnen, weichen, langlebigen Gehäuse mit minimalem Verdrahtungsaufwand. Die Integration von uSkin in die Allegro-Hand verleiht ihr den menschlichen Tastsinn.
Ein taktiles PPS-Sensorsystem (TactileHead), das entwickelt wurde, um den Druck über einem menschlichen Kopf zu quantifizieren.

Ein taktiles Sensorsystem PPS (TactileHead [1]) zur Quantifizierung der Druckverteilung über Gesicht und Kopf. Nützlich, um das ergonomische Design von Kopfbedeckungen und Brillen zu optimieren.

Der SynTouch BioTac,[2] ein multimodaler taktiler Sensor, der der menschlichen Fingerkuppe nachempfunden ist

EIN taktiler Sensor ist ein Gerät, das Informationen misst, die sich aus der physischen Interaktion mit seiner Umgebung ergeben. Taktile Sensoren sind im Allgemeinen dem biologischen Berührungsgefühl der Haut nachempfunden, das in der Lage ist, Reize zu erkennen, die aus mechanischer Stimulation, Temperatur und Schmerz resultieren (obwohl die Schmerzwahrnehmung bei künstlichen taktilen Sensoren nicht üblich ist). Taktile Sensoren werden in Robotik, Computerhardware und Sicherheitssystemen verwendet. Eine gängige Anwendung von taktilen Sensoren ist in Touchscreen-Geräten auf Mobiltelefonen und Computern.

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Taktile Sensoren können von unterschiedlicher Art sein, einschließlich piezoresistiver, piezoelektrischer, optischer, kapazitiver und elastoresistiver Sensoren.[3]

Im Alltag tauchen taktile Sensoren wie Aufzugsknöpfe und Lampen auf, die durch Berühren des Sockels dimmen oder aufhellen. Darüber hinaus gibt es unzählige andere Anwendungen für taktile Sensoren, die den meisten Menschen nicht bewusst sind.

Sensoren, die sehr kleine Veränderungen messen, müssen sehr hohe Empfindlichkeiten aufweisen. Sensoren müssen so konstruiert sein, dass sie einen geringen Einfluss auf das haben, was gemessen wird; das Verkleinern des Sensors verbessert dies oft und kann andere Vorteile mit sich bringen. Taktile Sensoren können verwendet werden, um die Leistung aller Arten von Anwendungen zu testen. Diese Sensoren wurden beispielsweise bei der Herstellung von Automobilen (Bremsen, Kupplungen, Türdichtungen, Dichtungen), Batteriekaschierungen, Schraubverbindungen, Brennstoffzellen usw. verwendet.

Die taktile Bildgebung als medizinische Bildgebungsmodalität, die den Tastsinn in ein digitales Bild übersetzt, basiert auf den taktilen Sensoren. Die taktile Bildgebung ahmt die manuelle Palpation sehr genau nach, da die Sonde des Geräts mit einem auf ihrem Gesicht angebrachten Drucksensor-Array während der klinischen Untersuchung ähnlich wie menschliche Finger wirkt, indem sie Weichgewebe durch die Sonde verformt und resultierende Veränderungen im Druckmuster erkennt.

Roboter, die entwickelt wurden, um mit Objekten zu interagieren, die eine Handhabung erfordern, die Präzision, Geschicklichkeit oder die Interaktion mit ungewöhnlichen Objekten erfordern, benötigen sensorische Apparate, die der taktilen Fähigkeit des Menschen funktionell gleichwertig sind. Taktile Sensoren wurden für den Einsatz mit Robotern entwickelt.[4][5][better source needed] Taktile Sensoren können visuelle Systeme ergänzen, indem sie zusätzliche Informationen bereitstellen, wenn der Roboter beginnt, ein Objekt zu greifen. Zu diesem Zeitpunkt reicht das Sehen nicht mehr aus, da die mechanischen Eigenschaften des Objekts nicht allein durch das Sehen bestimmt werden können. Die Bestimmung von Gewicht, Textur, Steifigkeit, Schwerpunkt, Reibungskoeffizient und Wärmeleitfähigkeit erfordert eine Objektinteraktion und eine Art taktiles Erfassen.

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In Robotern unterschiedlicher Art werden mehrere Klassen von taktilen Sensoren für Aufgaben eingesetzt, die Kollisionsvermeidung und Manipulation umfassen.[citation needed] Einige Verfahren zur gleichzeitigen Lokalisierung und Kartierung basieren auf taktilen Sensoren.[6]

Drucksensor-Arrays[edit]

Drucksensor-Arrays sind große Raster von Takteln. Ein „Taktel“ ist ein „taktiles Element“. Jedes Tactel ist in der Lage, Normalkräfte zu erkennen. Tactel-basierte Sensoren liefern ein hochauflösendes „Bild“ der Kontaktoberfläche. Neben räumlicher Auflösung und Kraftempfindlichkeit sind Fragen der Systemintegration wie Verkabelung und Signalführung wichtig.[7] Drucksensor-Arrays sind in Dünnfilmform erhältlich. Sie werden von Ingenieuren und Technikern hauptsächlich als Analysewerkzeuge in Herstellungs- und F&E-Prozessen verwendet und wurden für den Einsatz in Robotern angepasst. Beispiele für solche Sensoren, die Verbrauchern zur Verfügung stehen, umfassen Arrays aus leitfähigem Gummi,[8]Bleizirkonattitanat (PZT), Polyvinylidenfluorid (PVDF), PVDF-TrFE,[9]FET,[10] und metallische kapazitive Sensorik[11][12] Elemente.

Optisch basierte taktile Sensoren[edit]

Es wurden verschiedene Arten von taktilen Sensoren entwickelt, die die Vorteile einer kameraähnlichen Technologie nutzen, um hochauflösende Daten bereitzustellen. Ein wichtiges Beispiel ist die am MIT entwickelte Gelsight-Technologie, die eine Kamera hinter einer undurchsichtigen Gelschicht verwendet, um ein hochauflösendes taktiles Feedback zu erzielen. Das Samsung “See-through-Your-Skin (STS) Sensor verwendet ein halbtransparentes Get, um zu produzieren
kombinierte taktile und optische Bildgebung. [13]

DMS-Rosetten[edit]

Dehnungsmessstreifen-Rosetten bestehen aus mehreren Dehnungsmessstreifen, wobei jeder Messstreifen die Kraft in einer bestimmten Richtung erfasst. Wenn die Informationen von jedem Dehnungsmessstreifen kombiniert werden, ermöglichen die Informationen die Bestimmung eines Musters von Kräften oder Drehmomenten.[14]

Biologisch inspirierte taktile Sensoren[edit]

Es wurde eine Vielzahl von biologisch inspirierten Designs vorgeschlagen, die von einfachen Whisker-ähnlichen Sensoren reichen, die jeweils nur einen Punkt messen [15] durch fortschrittlichere fingerkuppenartige Sensoren,[16][17][18] um hautähnliche Sensoren wie auf dem neuesten iCub zu vervollständigen (Zitat erforderlich). Biologisch inspirierte taktile Sensoren beinhalten oft mehr als eine Erfassungsstrategie. Zum Beispiel könnten sie sowohl die Verteilung von Drücken als auch das Muster der Kräfte erkennen, die von Drucksensor-Arrays und Dehnungsmessstreifen-Rosetten ausgehen würden, was eine Zweipunktunterscheidung und Krafterfassung mit menschenähnlicher Fähigkeit ermöglicht.

Fortschrittliche Versionen von biologisch gestalteten taktilen Sensoren umfassen eine Vibrationserfassung, die für das Verständnis der Interaktionen zwischen dem taktilen Sensor und Objekten, bei denen der Sensor über das Objekt gleitet, als wichtig erachtet wurde. Solche Interaktionen werden heute als wichtig für die Verwendung von menschlichen Werkzeugen und die Beurteilung der Textur eines Objekts verstanden.[16] Ein solcher Sensor kombiniert Kraftsensorik, Vibrationssensorik und Wärmeübertragungssensorik.[2]

Heimwerker- und Open-Hardware-Tastsensoren[edit]

Vor kurzem wurde ein hochentwickelter taktiler Sensor als offene Hardware entwickelt, der es Enthusiasten und Bastlern ermöglicht, mit einer ansonsten teuren Technologie zu experimentieren.[19]

Darüber hinaus wurden mit dem Aufkommen billiger optischer Kameras neuartige Sensoren vorgeschlagen, die mit einem 3D-Drucker einfach und kostengünstig gebaut werden können.[20]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ Dobie, Gordon (7. Mai 2021). “TactieKopf”.
  2. ^ ein B “Sensortechnologie – SynTouch, Inc”. www.syntouchllc.com.
  3. ^ . Taktile Sensoren gibt es auch in Form von druckanzeigenden Folien, die durch einen sofortigen und dauerhaften Farbwechsel die Druckverteilung und -größe zwischen sich berührenden Oberflächen aufdecken. Diese Druckanzeigefolien sind Einwegsensoren, die den maximalen Druck erfassen, dem sie ausgesetzt waren. Druckanzeigende Filme werden durch eine chemische Reaktion aktiviert und sind nicht elektronische Sensoren. Robotische taktile Sensorik – Technologien und Systeme
  4. ^ “Effiziente haptische Formerkundung mit einem starren taktilen Sensorarray lernen, S. Fleer, A. Moringen, R. Klatzky, H. Ritter”.
  5. ^ “Aufmerksamkeitsbasiertes Roboterlernen haptischer Interaktion, A. Moringen, S. Fleer, G. Walck, H. Ritter” (PDF).
  6. ^ Fox, Charles et al. “Taktiles SLAM mit einem biomimetischen Schnurrbart-Roboter.” 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation. IEEE, 2012.
  7. ^ Dahiya, RS; Metta, G.; Valle, M.; Sandini, G. (2010). „Taktile Wahrnehmung – Vom Menschen zum Humanoiden – IEEE Journals & Magazine“. IEEE-Transaktionen zu Robotik. 26 (1): 1–20. mach:10.1109/TRO.2009.2033627.
  8. ^ Shimojo, M.; Namiki, A.; Ishikawa, M.; Makino, R.; Mabuchi, K. (2004). „Eine taktile Sensorfolie aus druckleitfähigem Gummi mit genähter Elektrodraht-Methode – IEEE Journals & Magazine“. IEEE Sensors Journal. 4 (5): 589–596. mach:10.1109/JSEN.2004.833152.
  9. ^ Dahiya, Ravinder S.; Cattin, Davide; Adami, Andrea; Collini, Cristian; Barboni, Leonardo; Valle, Maurizio; Lorenzelli, Leandro; Oboe, Roberto; Metta, Giorgio; Brunetti, Francesca (2011). „Towards Tactile Sensing System on Chip for Robotic Applications – IEEE Journals & Magazine“. IEEE Sensors Journal. 11 (12): 3216–3226. mach:10.1109/JSEN.2011.2159835.
  10. ^ Piezoelektrische Oxidhalbleiter-Feldeffekttransistor-Berührungssensoren
  11. ^ Dobie, Gordon (7. Mai 2021). “PPS Kapazitive Sensoren”. PPS. Abgerufen 7. Mai 2021.
  12. ^ Dobie, Gordon (7. Mai 2021). “SingleTact Kapazitive taktile Sensoren”.
  13. ^ Hogan, Francois (5. Januar 2021). “Durch die Haut sehen: Objekte erkennen mit einem neuartigen visuellen Sensor”. PPS. Abgerufen 11. Oktober 2021.
  14. ^ Datenblatt für Schunk FT-Nano 43, einen 6-Achsen-Kraft-Drehmoment-Sensor
  15. ^ https://www.researchgate.net/profile/Mathew_Evans2/publication/221116457_Tactile_Discrimination_Using_Template_Classifiers_Towards_a_Model_of_Feature_Extraction_in_Mammalian_Vibrissal_Systems/links/0deec516be39482f27000000.pdf
  16. ^ ein B Fishel, Jeremy A.; Santos, Veronica J.; Loeb, Gerald E. (2008). „Ein robuster Mikrovibrationssensor für biomimetische Fingerkuppen“. Ein robuster Mikrovibrationssensor für biomimetische Fingerkuppen – IEEE Conference Publication. S. 659–663. mach:10.1109/BIOROB.2008.4762917. ISBN 978-1-4244-2882-3.
  17. ^ “Entwicklung eines taktilen Sensors basierend auf biologisch inspirierter Kantenkodierung – IEEE Conference Publication”. ieeexplore.ieee.org. Juni 2009. S. 1–6.
  18. ^ Cassidy, Andrew; Ekanayake, Virantha (2006). „Ein biologisch inspiriertes taktiles Sensorarray, das phasenbasierte Berechnung verwendet“. Ein biologisch inspiriertes taktiles Sensorarray mit phasenbasierter Berechnung – IEEE Conference Publication. S. 45–48. mach:10.1109/BIOCAS.2006.4600304. ISBN 978-1-4244-0436-0.
  19. ^ “Bauen – TakkTile”. www.takktile.com.
  20. ^ “Exhor/Badetipp”. GitHub.

Externe Links[edit]

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