Page 78 - 工业机器人控制技术研究

R 工业机器人控制技术研究
esearch on Control Technology of Industrial Robot

位发生变化，通过检测这些参数实现触觉检测。
触觉传感器发展趋势：
随着计算机和消费电子设备的快速发展，手机、计算机、移动终端、家用电

器以及娱乐、教育的媒介载体等纷纷进入了“触觉交互”时代。触觉传感器不仅
是实现机器人智能感知和人机交互的核心器件，而且已被广泛用于人体临床诊断、
健康评估、康复训练、医疗手术等领域。电子触觉皮肤是材料与电子技术相结合
的产物，它轻薄柔软，可被加工成各种形状，像衣服一样附着在人体、机器人、

电子设备等载体的表面，可以更好地模仿甚至超越人类的皮肤感觉功能，所以电
子触觉皮肤的研究已成为当前触觉传感器的主要发展方向。电子触觉皮肤作为一
种先进的柔性触觉传感器，它的转换机制也主要分为电阻、电容、压电、摩擦电
四类。具有高灵敏、拉伸性好、快速响应的柔性触觉传感器依赖于可靠的材料选

择、新颖的结构设计以及先进的制造工艺。对于电子触觉皮肤传感器而言，材料
的柔韧性、可拉伸性、高弹性是制备柔性触觉传感器的关键。人类的皮肤不仅具
有高柔性，而且具有高弹性，研究表明：人的手腕处的皮肤可拉伸性和弹性最高，
弯曲时的最大拉伸率可达 20.4%。具有优良电学和力学性能的软件功能材料是触

觉皮肤研究的基础和核心。
电子触觉皮肤传感器的性质主要取决于以下 3 类材料。
衬底材料。衬底材料是决定柔性触觉传感器弹性形变性能的关键因素。传统
的电子传感器通常以硅或氧化硅等作为衬底材料，而柔性电子皮肤需要基底材料

具有高柔韧性。一些商业化的聚合物材料都可用来作为柔性基底，构建柔性触觉
传感器，如 PDMS、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰亚胺（PI）、聚乙烯（PE）
和 PU 等。此外棉布、丝绸、纸也可用于传感器基底。
活性层材料。具有优异的机械性能和电子特性的活性材料是决定柔性触觉传

感器灵敏度等性能的关键。常见的活性层材料可分为：自身具有高导电能力材料
和高弹性导电复合材料，在不同的制备条件和制备工艺下，由各种类型活性材料
制备的柔性应变传感器通常表现出不同的敏感性能。石墨烯、碳纳米管、导电高
分子、离子导体、金属纳米材料等具有较高的导电性，常用于柔性触觉传感器的

活性层。
电极材料。电极材料也是影响器件灵敏度和稳定性的重要因素。例如，在外
力作用下，压阻使触觉传感器的电极与电极之间以及电极与活性层之间的接触电

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