Page 79 - 工业机器人控制技术研究

第二章 工业机器人的传感技术

阻发生变化，并产生输出信号，所以触觉传感器电极通常选用具有优异导电性能
和机械性能的石墨烯、碳纳米管等碳材料以及柔性复合材料。早在 20 世纪 70 年
代末，人们就提出了电子皮肤的概念，由于受到电子器件材料和工艺水平的限制，

电子触觉皮肤直到 2000 年以后才开始真正得到发展。
2004 年，东京大学 TakaoSomeya 等研发了一种柔性触觉传感器阵列，可包
裹于半径 2mm 的圆柱表面，并保持正常工作。2005 年，TakaoSomeya 等又引入“渔
网”结构，使传感器的柔性大大增加，并且明确了主要从材料和结构两个方面开

发电子触觉皮肤传感器的方法。电子触觉皮肤最早的应用是 2003 年由美国麻省
理工学院（MIT）研制的电子皮肤，应用于美国国家航空航天局（NASA）的宇
航员机器人 Robonaut 的前臂、肩部和躯干上进行触觉感知。
2005 年，日本早稻田大学 Iwata 等研制了柔性电子触觉皮肤传感器覆盖在

Wendy 机器人的全身，其空间分辨率为 20mm，可识别人机交互的触觉信息。
2014 年，韩国科学技术院（KAIST）Amjadi 等基于银纳米线和 PDMS 弹性体，
采用 PDMS- 银纳米线 -PDMS 的三明治结构制作了一种检测手指运动的压阻式电
子皮肤触觉传感手套，在 0° ~120°弯曲角度范围具有良好灵敏度，并具有弹性

好、性能稳定和制作成本低的特点。
2019 年，芬兰 Tampere 大学的研究人员面向假肢的应用，研制了压阻式电
子触觉皮肤和电容式电子触觉皮肤，并与软体假手实现了有机集成，这表明柔性
触觉传感器与柔性执行器的结合不仅是实现灵巧假肢的有效手段，而且也是未来

柔性电子设备的发展方向。中国学者对电子皮肤触觉传感器的研究也取得了很大
进展。
2008 年，合肥工业大学黄英等基于新型力敏导电橡胶的压阻效应和信息检
测原理，设计了一种三维网状阵列结构的柔性力敏导电橡胶触觉传感阵列。2012

年，东华大学的吕晓洲等基于 PCB 板耦合电极和 PDMS 制作了电容式触觉传感
器，可检测截肢表面和假肢接口之间的应力分布。2013 年北京科技大学曹建国
教授指导博士生利用银纳米线与多孔 PDMS 结构设计制作了高柔弹性触觉传感
器阵列，可与结肠镜集成，感知内外压力。2016 年，合肥工业大学郭小辉、黄

英等研制了一种电容式柔性织物压力传感器，采用丝网印刷工艺，以织物为柔性
基体，炭黑填充型复合弹性电介质和有机硅导电银胶制备柔性压敏触觉单元，利
用炭黑含量与温度对织物触觉单元性能的影响进行温度补偿，从而提升触觉感知

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