五感传感器令电子设备更接近人类(三):开发状况

作者: 51Touch     时间:2011-03-10     源于:技术在线    总点击:
【导读】:处于较领先地位的是听觉传感器与视觉传感器,此类传感器在信息处理、识别技术上的发展惊人。不久,应该就可以从超高速动态影像中提取出各种信息,并扩大人类视野,可以看到以前人类看不到的地方。

    北京时间03月10日消息,中国触摸屏网讯,  具有并超越人类感觉的五感传感器

    本文来自:http://www.51touch.com/material/news/201103/10-9371.html

  各类五感传感器处于完全不同的开发阶段(见图4),从技术高度化、实用化的观点来看,可以分为以下几大阶段:开发新的传感器元件的阶段;进行小型化、集成化的阶段;发展信息处理及识别技术的阶段。

图4 触觉、嗅觉、味觉的开发开始追赶视觉、听觉

  其中,触觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器在开发传感器元件的阶段就已经落后于其他传感器,但最近其新技术及崭新应用正在急速增加。例如,之前的触觉传感器只能检测位置,而新的传感器可检测压力与温度。而嗅觉传感器已经可以通过体臭或口臭识别疾病。味觉传感器则可真实再现人的味觉,将应用于烹调器具。

  处于较领先地位的是听觉传感器与视觉传感器,此类传感器在信息处理、识别技术上的发展惊人。不久,应该就可以从超高速动态影像中提取出各种信息,并扩大人类视野,可以看到以前人类看不到的地方。

  上述五感传感器开发的共通之处就是技术发展都充分参考了生物体的结构。不光是开发仿真人类感觉的传感器,而且还在致力于开发大大超越人的感觉及能力的传感器。

  下文将从传感器元件的初级开发阶段开始,按触觉、嗅觉、味觉、听觉、视觉的顺序,对各传感器的最前沿技术进行介绍。

  触觉 目标是具有人类皮肤的触觉

  接触是人类最基本的交流手段之一。触觉传感器技术的提高,将有利于开发更具易用性的电子产品。但是,从目前所有集成了触觉传感器的系统来看,大部分还处于传感器元件开发的初级阶段。

  在触觉传感器中,触摸式传感器技术从以前就被当作用户界面使用,PC的鼠标也可说是触觉传感器的一种,而笔记本电脑等的触摸板早在上世纪90 年代初就已上市。

  上述传感器中采用了各种各样的技术(见表2)。例如,用间隔层隔开X、Y轴的布线,检测X、Y轴上通过光线的过滤情况;使用声波或超声波检测静电容量的变化等技术。虽然各类技术有各自的特征及研究课题,但大部分技术都只是输出触摸板上的二维位置信息,而且只能同时检测1 点的信息。 通过这1 点的位置信息所进行的操作,在使用上是难以大幅超越鼠标的。

表2 触觉传感器的主要类型及方式

  模仿人类感觉的应用在不断扩大

  触觉传感器技术最近已真正开始实用化,而且具有非常高的性能。具体来说,业界正在进行以下三大方面的新技术开发(见图5):大面积化、使用场所及应用的多样化;目标是具有人类皮肤的感觉,不仅检测位置,还将检测力度、压力、温度、表面凹凸、有无摩擦等;利用CMOS 工艺等进行集成。

图5 触觉传感器开发的三大方面

  大面积方面有像微软公司的Microsoft Surface那样的大型液晶屏上市,该屏幕上布满了触摸传感器,不光面积大,而且可同时检测多根手指的接触,所以可以用两只手对屏幕上显示的相片、图形等进行移动、扩大、缩小、旋转等操作。

  人日常所接触到的家电将来也会向该方面发展,设备外表面将布满触摸传感器。

  早稻田大学的研究小组开发的看护机器人TWENDYONE 内嵌入了多种触觉传感器。胸与腕等处共计嵌入了164个8位分布式动力传感器FSR(Force Sensing Register),头与手指上安装的是6轴传感器,可测量3轴的力与3轴的力矩。在手掌的硅橡胶人工皮肤下,还安装了美国PPS(Pressure Profile Systems)公司的触觉传感膜,可检测微小的压力,并且可以抓住柔软的物体。每只手掌上有241个感应点。

  与人的手指相比,这种密度自然不算高。不过如果从机器人的整体性能来看,目前还无需更高的密度。以往的触觉传感器仅仅用来检测位置,但实际上人触摸机器人时,触摸的方式不同,所包含的情感信息也不同,十分复杂。早稻田大学的菅野教授表示,此次的机器人TWENDYONE 里就安装了可以控制这类复杂信息的传感器。


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