只裝有攝像頭和加速計的機器人不能夠采集到表面的質(zhì)地信息、量化觸感的物理力量或獲得關(guān)于其動作和關(guān)節(jié)方位的本體感知反饋。這種缺乏觸覺感應(yīng)的問題嚴重制約了機器人在多變環(huán)境里進行自適應(yīng)移動、精細操控物品和安全應(yīng)對肢體接觸的各項能力。通過利用壓力感應(yīng)器，我們能夠為機器人提供關(guān)鍵的觸覺反饋以提升其性能。不斷地監(jiān)控機器人的關(guān)節(jié)和執(zhí)行器中的氣體和液體壓力，有助于機器人對其自身運動和扭矩應(yīng)用情況具有更好的本體感知。

依靠這種反饋信息，高級的運動控制成為可能，也能有針對性地調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)力量。通過在機器人表面附加一組可調(diào)節(jié)的柔性壓力傳感器，能夠創(chuàng)造出人造觸覺系統(tǒng)。這種類似于皮膚的壓力感測層能識別和圖示來自觸碰、人與機器的互動或是意外碰撞產(chǎn)生的外界力量，使得機器人有能力做出相應(yīng)的反應(yīng)。只要將足量的壓力感應(yīng)數(shù)據(jù)融合到控制系統(tǒng)中，機器人便能展現(xiàn)出接近人類的靈活性和適應(yīng)力。觸覺壓力反饋技術(shù)使得機器人在工業(yè)環(huán)境中與人類工作伙伴安全、流暢地合作成為可能。

在醫(yī)療保健、國防、災(zāi)難響應(yīng)和太空探索等盲目自動化不足的高風(fēng)險環(huán)境中，機器人技術(shù)也大有可為。

壓力傳感器在機器人技術(shù)中的應(yīng)用

壓力傳感器在現(xiàn)代機器人技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，但其價值往往被低估。壓力傳感器可對內(nèi)部氣動和液壓壓力、外力和環(huán)境條件進行持續(xù)監(jiān)控。這為機器人提供了重要的反饋，以加強內(nèi)部監(jiān)控、靈巧運動控制、環(huán)境交互和觸覺感應(yīng)。

一個重要的應(yīng)用是本體感覺傳感，即利用關(guān)節(jié)內(nèi)部的壓力測量來計算施加的扭矩和力。這種關(guān)于機器人運動和負載的信息可以實現(xiàn)更精確的控制，大大提高操縱能力和穩(wěn)定性。

肌腱驅(qū)動機器人設(shè)計使用壓力傳感器測量肌腱張力，這與關(guān)節(jié)處產(chǎn)生的力直接相關(guān)。更傳統(tǒng)的機器人技術(shù)則是安裝傳感器來測量關(guān)節(jié)壓力差并推斷扭矩。

液壓機械臂示例

一些先進的系統(tǒng)利用直接應(yīng)用于機器人關(guān)節(jié)的超微型 MEMS 壓力傳感器來提供高分辨率的本體感覺反饋。這種壓力感應(yīng)方法可與生物本體感覺相媲美，使機器人能夠感知自身的運動和負載狀況。

同樣，將壓力傳感器集成到機器人外部表皮中，可提供有關(guān)接觸力的觸覺反饋。帶有多個獨立壓力傳感器的大型傳感器陣列可幫助繪制整個機器人身體的力分布和大小。這種陣列可使機器人對身體接觸做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，包括輕柔的觸摸或破壞性的碰撞。這些觸覺皮膚系統(tǒng)利用可適應(yīng)的柔性壓力傳感器矩陣，為機器人提供復(fù)雜的環(huán)境感知和類似人類的觸覺。