技术前沿2024/5/21 8:34:30
先进机器人团队提出光电式柔性压力传感新思路
来源：中科院自动化所2022/6/21 11:52:42150
导读
柔性压力传感器可以用于人机交互、软体机器人、康复医疗等领域，是触觉传感器的重要成员之一。
柔性压力传感器可以用于人机交互、软体机器人、康复医疗等领域，是触觉传感器的重要成员之一。然而，现有柔性压力传感器在高灵敏度、高稳定性以及高传感范围等方面仍然存在较大挑战，限制了其在机器人领域的广泛应用。
自动化所先进机器人团队程龙研究员等将结构设计与光电原理相结合提出了一种柔性压力传感新思路--基于主动遮挡的光电式压力传感器，该传感器与传统光纤式传感器相比，灵敏度能够提升约一个数量级。
基于主动遮挡的光电式压力传感器由LED、光敏元件、传感器外壳以及遮光结构组成，具有结构简单、灵敏度高、稳定性好的特点。当传感器受到外界压力时，传感器外壳与遮光结构同时变形，与传统的光电式传感器相比，大大提升了通光面积的变化率，与传统光纤式传感器相比，大大提升了灵敏度。传统柔性压力传感器如Flexiforce-A301单个售价约30美元，且依靠进口。而本文提出的传感器通过模具浇注制成，结构简单，制作成本低，单个传感器制作成本仅约为0.5美元。
此外，该传感器性能可以通过改变遮光结构来灵活调整，以满足不同的使用场景。其可以采用的两种不同的遮光结构为：单列金字塔和双列金字塔。
其中，采用单列金字塔结构的传感器特点在于初始灵敏度高，适用于碰撞检测等使用场景，甚至可以感知到轻至头发丝的触碰。如果将该传感器安装在机械臂末端，那么，一片薄薄的薯片就足以控制机械臂运转。
而采用双列金字塔结构的传感器具有较大传感范围和高信噪比，适合用于人机交互力的检测。团队基于该传感器制作了触觉数据手套，可以用于虚拟音乐弹奏、水果重量测量等应用。
本研究获得北京市杰青项目支持，相关成果已发表在《Soft Robotics》上。
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