毛发嵌入式触觉传感器

法向剪切解耦

利用毛发嵌入弹性体的十字悬臂结构，该传感器首次将法向力与剪切力解耦，测量误差控制在3%以内，且灵敏度可通过更换弹性体灵活调节，适合直接集成到机器人手爪中实现精密的抓取力反馈。

Yudong, Cao · Jiacheng, Li · Dong, Zihao · Tianyu, Sheng · 张德远 · 蔡军 · Jiang Y.

Soft Science 2023

参数信息

测量误差

3 %

技术优势

法向剪切解耦

只需对四个悬臂输出做加减法即可独立获得法向力和剪切力，避免了传统阵列中复杂标定或数值解耦，测量误差低于3%。

灵敏度可调

无需重新设计结构，仅更换封装弹性体材料即可改变灵敏度和检测阈值，快速适配不同量程和分辨率的触觉任务。

应用场景

• 机器人触觉感知：为机械手提供多方向触觉，替代传统单一法向力传感器，实现抓取时力分布感知。
• 机器人灵巧操作：解耦法向与剪切力使机械手能判断滑移，同时估计物体重量，提升精细抓取可靠性。
• 柔性压力传感器：在柔性基底上实现压阻式应力检测，兼具柔顺性和多方向感知，可贴附于曲面。
• 电子皮肤：模拟人类皮肤感知法向压力和剪切摩擦的能力，为电子皮肤提供多模式触觉单元。
• 工业机器人：帮助工业机械手在抓取易碎或易滑物体时实时监测受力状态，防止损伤或掉落。