王宏民 梁靖斌 李江源 潘增喜 鄧輔秦,2

1. 五邑大學智能制造學部，廣東江門 529000；2. 深圳市人工智能與機器人研究院，香港中文大學（深圳），廣東深圳 518000

0 前言

人類手部具有17,000多個復雜且精密的感官單元，使得人類可以完成生活中復雜的任務，通過觸覺更好地與世界互動，這是人類與生俱有的功能[1]。但機械手臂沒有像人類這般復雜的神經回路，它對于外部世界是沒有觸覺、沒有感知的。像人類簡單的抓取番茄任務，對于機械手臂抓取而言，需要人類給它明確的指令，包含了輸出力的大小、彎曲角度和運動行程等，沒有觸覺和神經回路調節(jié)的機械手臂永遠不會知道它是否已經損壞了番茄。如何讓觸覺成為機械手臂與外部環(huán)境進行協(xié)調交互是眾多研究學者研究的關鍵問題。觸覺傳感技術可以幫助機械手臂感受手中物體的重量、粗糙平滑程度、剛度、滑脫力度等等，其目的在于模仿人類，使其具有一個完整的、多層次的系統(tǒng)，但是相對于人類的觸覺，機械手臂的觸覺往往是多種裝置或系統(tǒng)的集合。一般來說，觸覺技術在機械手臂上多為指定區(qū)域內力的測量，在理想意義下，指定區(qū)域內包含了有限個小的質點，該區(qū)域內所受力就是有限個點的積分。從最底層的傳感接觸點去分類，根據傳感點的數(shù)量可以分為3類：單點式傳感觸覺技術、高分辨率傳感觸覺技術和大面積傳感觸覺技術。其中，單點式傳感觸覺技術是最小的觸覺傳感單元，這種類型的傳感器可以用于判斷是否接觸物體，簡單檢測接觸點的力的大?。桓叻直媛蕚鞲杏|覺技術是指定小區(qū)域內多傳感單元的集合，類似于人類手指指尖部分，是目前觸覺傳感技術方面應用最廣泛的，例如基于MEMS 技術的電容式微型真空傳感器[2]、基于光纖光柵的機械手指觸滑覺傳感研究[3]和基于聚二甲基硅氧烷柔性可穿戴傳感器研究進展[4]等；大面積傳感觸覺技術是類似于人體手臂皮膚的傳感器陣列，其精度和傳感單元數(shù)量都少于高分辨率傳感器，但是其柔性和靈活性要求更高，可以覆蓋到機械臂各個部位，主要用于檢測機械臂與外界的交互信息，避免傷害的產生。從目前可以實現(xiàn)的力的測量維度進行分類，可以將觸覺技術分為一維傳感觸覺技術、二維傳感觸覺技術和三維傳感觸覺技術；從觸覺技術使用材料進行分類，目前主要有壓阻式、光傳感式、電容效應式、磁導式、壓電式、電流變式等；從廣義的方面來說，觸覺技術主要包括了接觸感知、壓力感知、滑感感知、剛度感知、冷熱感知等通過直接接觸獲得的感知。觸覺技術的主要任務是獲取外部環(huán)境信息來輔助機械手臂完成某種特定的作業(yè)任務，這不僅僅是視覺技術的補充，更是機械手臂人工智能化發(fā)展的關鍵核心技術，是仿人類觸覺的進步，也是機械手臂與外界交互最直接的介質。

1 國內外研究發(fā)展現(xiàn)狀

相比于視覺、聽覺等技術的發(fā)展，觸覺技術起步較晚，發(fā)展緩慢。模仿人類皮膚觸覺十分艱難，20世紀70年代初是機械手臂觸覺開始被研究并逐步發(fā)展的年代。國外對于觸覺技術的研究早于國內，最早開始研究并實現(xiàn)觸覺技術的是美國威斯特傳感器儀表有限公司，他們成功制備了觸覺傳感器并廣泛應用在類人類的機械手臂當中。在此之后，相關研究人員提出了一種“柔性觸覺”傳感器的概念，目的在于使該傳感器具備人類皮膚的部分功能，增強機械手臂對外部的感知能力。觸覺技術開始走入全世界各實驗室，剛起步時，觸覺技術中常用類型多為壓阻式、壓電式、電容式等，但是它們在受力之后所產生的信號十分微弱，在經過信號放大處理電路之后，數(shù)據往往包含了很多干擾，對于研究形成了巨大的阻礙。

2003年，伊利諾伊州立大學佛雷德里克·塞茨研究實驗室、韓國亞洲大學和歐萊雅技術孵化器等團隊中KOH A等人[5]研發(fā)了一款基于金屬薄膜與聚肽亞胺的觸覺傳感器，可以將其貼附在物體表面，提高觸覺感知的性能。2005年，日本東京大學SOMEYA T等人[6]研制出了一款基于有機半導體的網狀壓力傳感器，其內部包含了有機晶體電子電路的塑料薄膜，并成功將傳感器陣列貼附在雞蛋的表面，獲得了雞蛋表面的壓力和溫度數(shù)據圖像。2014年，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院GERRATT A P等人[7]設計了一款可拉伸的觸覺傳感器，首次應用于iClub仿人類機械手臂的肩部進行實驗，采用了有機硅泡沫作為金屬Cr和Au薄膜的介質，完成了障礙物的檢測和受力壓力檢測。2016年，韓國首爾國立大學CHO C等人[8]使用復合材料導電油墨和彈性硅設計了一款新型柔性觸覺力傳感器，在模具中填充復合材料并留有一定的腔室，用于附著設計的薄膜電路采集信號，傳感層中包含5個觸覺感應元件，可以獨立檢測外部的壓力信號。2018年，康奈爾大學有機機器人實驗室（ORL）BAI H等人[9]研究了一種基于光敏應變傳感器的穿戴手套，其每根手指內部都具備光波導光電檢測器，在觸摸過程中手指發(fā)生形變，影響光信號進入指尖感光板，可將外力傳輸至嵌入式傳感器獲得壓力等信息，實現(xiàn)了形狀和紋理以及柔軟度檢測。觸覺技術現(xiàn)在逐漸地應用在醫(yī)學領域，通過與虛擬現(xiàn)實結合完成更多的應用嘗試，2021年，CHEHABEDDINE S等人[10]開發(fā)了一種使用觸覺技術進行模擬牙周探查的系統(tǒng)——Haptodont，通過3組對比試驗來研究手指觸覺的可用性。

2002年，南京航天航空大學李秀娟等人[11]設計了一種敏感三向力傳感器，其由光波導、PSD、CCD以及橡膠構成，嵌入信號處理電路，通過光學傳導可以獲得三向力信號。2008年，重慶大學黃亮等人[12]研制了一種基于壓電式的四維力傳感器，并通過有限元軟件ANSYS對該傳感器靜態(tài)模態(tài)進行仿真分析，實現(xiàn)了對該壓電傳感器的彈性變形、彈性膜片進行受力分析。2009年，清華大學WANG L等人[13]研究了一種基于硅橡膠和炭黑色納米復合物的敏感電子觸感裝置，在其內部分布有效導電回路，分析獲得了壓力大小和電阻變化的關系。2009年，合肥工業(yè)大學董萬成等人[14]設計了一種3×3點陣的觸覺傳感器和其相應的信號處理電路，通過該電路完成信號的放大、陣列信號的選通、數(shù)模轉換，通過該電路判斷該陣列傳感器受力的大小和位置，完成了對該傳感器的驗證。2008年，黃英等人[15-16]基于力敏導電橡膠設計了一種測量三維力的觸覺傳感器，通過力敏導電橡膠的壓阻效應特性完成了傳感器單元和力傳感陣列的結構設計，獲得了該傳感器三維力的數(shù)學模型并完成了實驗。觸覺力傳感器在設計中往往設計成為一個獨立的單元，測量指定區(qū)域的力信號等，但在2013年，黃英[15-16]課題組提出了一種新型的觸覺力傳感器，該傳感器可以實現(xiàn)拼接，采用了炭黑填充橡膠作為電容式傳感的彈性電介質，以聚酰亞胺為柔性可拼接材料，有機硅和金屬銀薄膜為柔性電極，構成了單個觸覺傳感測量單元，可自定義測量區(qū)域大小、狀態(tài)，解決了現(xiàn)有觸覺傳感器移植性差、不夠靈活和不可擴展等缺點。2021年，ZHAO X F等人[17]提出了一種同時適用于壓力-應變檢測的蜘蛛網狀柔性傳感器，通過復合材料三維管狀石墨烯海綿和蜘蛛網狀拉伸性電極設計了一款壓力應變傳感器，可以同時檢測施加力的大小和方向。

2 現(xiàn)有觸覺傳感技術發(fā)展

融合力、溫度等傳感器技術的發(fā)展，使機械手臂在觸碰物體上多了外部環(huán)境的感知信息，將感知信息和機械手臂控制融合處理成為了機械手臂仿人類的重點研究內容。模仿人類觸覺神經回路的功能，簡單地將觸覺技術應用在機械手臂上分為3部分內容：傳感、感知、控制。其中，在傳感和感知方面，物體識別、形狀感知、姿態(tài)識別、感知融合、軟性抓取等特定任務成為了目前主流的技術熱點。物體識別是通過觸覺技術接觸、認識、判定物體表面材料的感知過程，類似于人類在不使用視覺的情況下，通過接觸感知到番茄表面的剛度、形狀、平滑程度、紋理等特征信息來判定接觸物體信息的過程，在此種任務中，物體表面材料是至關重要的特性；形狀感知是機械手臂通過接觸識別與重建物體表面的過程，通過機器視覺只能識別出物體表面的材料，而觸覺可以獲得其表面材料的物體特性。其主要分為局部感知和全局感知，根據觸覺傳感器與物體實際接觸面積進行判斷；姿態(tài)識別是在以視覺控制為基礎的情況下使用，使用機器視覺操作前端執(zhí)行器接近物體表面時，可能會導致部分視覺的缺失，而姿態(tài)識別可以根據前端執(zhí)行器是否與物體接觸確定被觸摸物體的姿態(tài)；感知融合是配備不同的傳感器單元和方式，將所有的傳感器單元數(shù)據進行融合計算，生成類似人類皮膚的復雜感知回路，可以提高任務的準確性和魯棒性；軟性抓取是前端執(zhí)行器需要貼附精準的觸覺傳感器，該傳感器需要具備一定柔性且容易發(fā)生形變，在此基礎上可以平穩(wěn)和準確獲得被抓軟體的力反饋數(shù)據，形成穩(wěn)定的傳感-感知-控制回路。關于機器觸覺技術的研究已經發(fā)展了30多年，在觸覺傳感設計方面已經衍生了很多的新技術，我們將從5種典型的機械手臂觸覺傳感技術來認識和了解其發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。

2.1 壓阻式觸覺傳感器

壓阻式觸覺傳感器是利用彈性材料固有的物理特性，其材料電阻率隨壓力大小的變化而變化，同時將材料電極通過信號處理電路將壓力信號變?yōu)殡娦盘?。早?954年，史密斯發(fā)現(xiàn)了硅和鍺的壓阻效應的物理現(xiàn)象，當存在外部機械壓力作用于材料表面時，其電阻會發(fā)生變化。再后來為了更好的商業(yè)價值，提高壓阻傳感器的性能，將應變片擴散在硅的表面薄膜上，帶有應變片的硅形成了金屬-硅晶體，將壓阻傳感器的物理尺寸縮減到最小0.5 cm，同時還大大地提高了其反應靈敏度。1978年，Briot設計了一款碳粒子和橡膠復合材料的觸覺傳感器陣列。1981年，Larcombe將碳氈和碳纖維的復合材料作為金屬電極之間的介質，設計了一款新的壓阻式觸覺傳感器。壓阻式傳感器不僅僅可以完成一維力的測量，更可以完成二維或者三維力的測量，2007年，天津大學李源[18]研究了一種基于壓阻式的MEMS三維微觸覺探頭，建立了相應納米測量機的幾何測量系統(tǒng)和探頭的力學模型，通過檢測探頭位移與壓阻敏感單元應力變化之間的關系得到高精度三維力信息。2008年，臺灣國立大學WEN C C等人[19]研究了一種新型的三軸聚合物觸覺傳感器，同時在其內部嵌入壓電傳感器，實現(xiàn)了該傳感器傳感范圍可調和靈敏度可調，其由高分子壓阻薄膜復合材料和4個傳感懸臂梁構成，結構如圖1所示。當正向應力作用于傳感器上時，懸臂梁上表面的壓阻薄膜發(fā)生形變，通過連接電極檢測正向應力的變化情況；當側向應力作用于傳感器上時，懸臂梁側面的壓阻薄膜也發(fā)生形變，通過側面電極也可以獲得相應的應力變化數(shù)據，靈活改變敏感材料獲得不同的傳感范圍，可將其貼附在機械手表面。

經過數(shù)十年的發(fā)展，壓阻式傳感器已經具備良好的機械性能和精度。2016年，浙江大學WANG Y等人[20]基于壓阻式導電橡膠開發(fā)了一款靈活的三軸力觸覺傳感器，該傳感器由3×3觸覺傳感陣列、9個傳感單元構成，實現(xiàn)在X、Y、Z軸上測量范圍為5 N、5 N、20 N，X、Y軸精度分別為0.838 V/N、0.834 V/N，而Z軸在0~10 N時，精度為0.3675 V/N，在10~20 N時，精度為0.0538 V/N。實驗通過將該傳感器安裝在手部指端，檢測實時三軸接觸力情況，其結構如圖2所示。

2.2 電容式觸覺傳感器

電容式觸覺傳感器是利用電容的特性——壓力變化會改變電容電極板間間距，或者電容電極間正對的面積，或者電容電極板間的介質介電常數(shù)，造成電容容值變化，從而體現(xiàn)壓力的變化。該類型傳感器具有受溫漂影響小、靈敏度高、功耗低、對于微小應力變化的感知較靈敏等優(yōu)點。LEE H K等人[21]設計了一種電容式觸覺陣列傳感器，使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作為電極板材料，其中內嵌電極、氣隙和柱形腔室。每個傳感單元具有4個電容器，可以將接觸力分解為兩個方向的力，使腔室形狀隨應力的變化而變化，通過PDMS澆筑和剝離、鍍銅、封裝等步驟完成制備，實驗得到傳感器靈敏度達到最小1.2%/mN，但是該方法存在測量范圍較小的缺點，結構如圖3所示。另外，如果使用PDMS材料作為支撐面，導致折疊過多，受光照影響容易造成老化，會導致傳感器老化測量不精準。

為了提高傳感器使用時長，減慢其老化速度，2008年，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所傳感技術國家重點實驗室論述了一種新型旋涂柔性PDMS村底墊片制備方法，由有機金屬薄膜和多層無機薄膜構成的復合柔性薄膜，首次在載體硅片和PI層之間注入PDMS介質層，具有良好的可撓性，可貼附在機械手臂獲得物體表面的法向力和切向力。近兩年，合肥大學HUANG Y等人[16]設計了一種基于邊緣效應理論的電容式柔性三軸力傳感器，該傳感器由4個傳感電極和1個公共電極組成，在受到外界壓力時會改變電容板間介質介電常數(shù)，導致電容變化，三軸力測量的范圍均在0~10 N左右，X、Y、Z軸精度分別為0.0095 N-1、0.0053 N-1和0.0060 N-1，其設計結構如圖4所示。

2.3 壓電式觸覺傳感器

壓電式觸覺傳感器是利用壓電效應的一種力敏元件。當壓電材料受到外部施加壓力時，可觸發(fā)其本身具有的機電耦合特性，受激表現(xiàn)出不同壓力時具有不同振動頻率，根據不同的振動頻率檢測不同的觸覺反饋。通常，壓電材料可以分為無機壓電材料、有機壓電材料和復合壓電材料。有機壓電材料具有優(yōu)秀的機械性能，聚偏二氟乙烯（PVDF）是最典型的有機壓電材料，被廣泛應用在柔性觸覺傳感技術中。2003年，重慶大學杜久華等人[22]提出了一種基于有機材料PVDF的壓電式三軸力觸覺傳感器，其主要結構包括1個四角錐體、1個基座和4片壓電石英晶體，當傳感頭受到外部三軸力的作用時，通過力學模型分析確定外部力與四角錐體形變導致4片壓電石英晶體表面受單向力的轉換關系，通過檢測石英晶體諧振頻率的改變計算三軸力的大小和方向。單觸點式的觸感傳感器在實際應用中的局限相對較大，而陣列式觸覺傳感器具有更廣泛的應用場景。2013年，SEMINARA L等人[23]提出了一種基于復合PVDF材料的大面積陣列式觸覺傳感器制備方法，復合PVDF材料具有高機電耦合傳導特性，頻帶寬等特點，單個傳感單元采用三角圖形設計，通過噴涂的方法在復合PVDF層上設計FPCB電路，實現(xiàn)對力敏信號的檢測，大面積觸覺傳感器是由6個傳感單元組成，可大面積貼附在機械手臂表面，其結構如圖5所示。復合材料的機電性能更加良好，2015年，KHAN S等人[24]提出了一種采用全屏幕打印技術設計的4×4壓電陣列式觸覺傳感器，該傳感器采用聚氯乙烯氟化物-三氟乙烯P（VDF-TrFE）與多壁碳納米管（MWCNTs）作為復合材料，通過打印技術將電極和傳感材料打印在聚乙烯四聚氰酸酯（PET）上，研究了不同頻率下的壓電效應，其設計結構如圖6所示。

2.4 電磁式觸覺傳感器

電磁式觸覺傳感器是一種通過外部施加壓力引起電磁場的變化，同時經過數(shù)模轉換將電磁場變化轉化為電信號的裝置，其主要通過磁敏元器件作為介質測量磁性量的變化，常見的磁敏元件主要有磁敏二極管、磁敏電位器等。2019年，南京航空航天大學錢煌等人[25]構建了一種微型的三維電磁作用力測量系統(tǒng)，并使用有限元分析仿真方法驗證實驗，研究磁性單元受力和線圈之間的關系，促進電磁式力觸覺的再現(xiàn)。2020年，河北工業(yè)大學王亮等人[26]基于一種新型磁致伸縮材料Galfenol的逆磁致伸縮效應，提出了一種新型的電磁式2×2陣列觸覺傳感器，其設計結構如圖7所示。該傳感器可以實現(xiàn)對壓力的檢測，對物體剛度的檢測。

通過電磁學、力學建立數(shù)學模型，分析傳感陣列輸出電壓和壓力的數(shù)學關系，并將其安裝在機械手上進行試驗，實驗數(shù)據表明，該傳感器陣列靈敏度為115 mV/N，檢測范圍在0～3 N，具有較高的響應速度和靈敏度，能使機械手穩(wěn)定地完成抓取任務。電磁式傳感器也可與其他介質結合使用，實現(xiàn)更高精度的力測量。2018年，REN Z等人[27]通過識別電磁噪聲作為實現(xiàn)觸覺觸發(fā)源，建立了一個半透明、可拉伸的陣列式傳感器，其結構如圖8所示，人體接觸放大發(fā)光二極管的電磁波誘導靜電信號，通過檢測光的強弱來判斷接觸力的大小，接觸力可小于0.001 N，此種傳感器可用于機械手臂等場景中。

2.5 光學式觸覺傳感器

光學式觸覺傳感器是通過光敏元器件檢測因施加外部力而改變的放射光的角度、波長等信息完成對力信息的檢測。光敏元器件通常有光電場效應管、光可控硅、光波導傳感器、光敏二極管和光纖光柵式傳感器等，都是基于光電效應的光電信號變換器。2002年，南京航天航空大學李秀娟等人[11]提出了基于光波導式的三軸力觸覺傳感器，通過橡膠作為中層介質，光波導和光電PSD作為傳感器件，再通過圓柱觸頭、CCD配合完成受力信息的檢測，其設計結構如圖9所示。

當橡膠層受力時，觸頭接觸光波導表面發(fā)生變形，因橡膠層折射率大于光波導折射率，導致受力處會發(fā)生散射，同時在波導板上生成光斑，通過PSD和CCD檢測陰影面積，經過信號處理電路完成數(shù)模轉換，輸出三軸力信息。光學波導式的材料選擇繁多，具備不同的特性，有學者完成了類人類指端的實驗，2006年，名古屋大學OHKA M等人[28]提出了一種由半圓球圓頂丙烯酸、橡膠和CCD組成光學式三軸力觸覺傳感器，由1個柱狀和8個錐形塞組配而成，通過錐形塞與圓頂接觸面積檢測施加在指尖的三軸力。盡管光學反應時間短、速度快，但是其本質還是受到信號處理電路的約束，2020年，ZHANG L等人[29]提出了一種基于新型的光學復合材料的光學式觸感傳感器，通過嵌入聚二甲基硅氧烷PDMS材料在玻璃微米或者納米纖維薄膜上，將傳統(tǒng)模式下光敏傳感器件受力波導傳輸?shù)哪Ｊ礁某奢椛淠Ｊ?，其結構設計如圖10所示，并將5個該傳感器組配成1個光學數(shù)據手套和1種2×2陣列式觸覺傳感器。實驗證明，該傳感器具備超高靈敏度，達到了1,870 kPa-1，同時還具有寬測量范圍，最低可以達到7 mPa和10 μs的回應時間。

3 觸覺技術發(fā)展趨勢與局限

從目前總體發(fā)展來看，觸覺傳感技術研究主要包含了傳感器設計與制備、傳感器半導體材料研究、傳感器主被動感知和傳感器多技術融合等方面，觸覺技術已經成為了一門獨立而龐大的學科。20世紀80年代開始，在國家“863計劃”的支持之下，觸覺傳感器有了巨大的進步，涌現(xiàn)出了合肥工業(yè)大學、合肥大學、東南大學、北京理工大學、哈爾濱工程大學等各具特色的研究所和院校。在目前的發(fā)展中，需要讓更多先進的觸覺傳感技術走出實驗室，走入實際應用之中，讓觸覺傳感技術在實踐中得到驗證和提升。相比較于目前視覺、聽覺等技術發(fā)展現(xiàn)狀，觸覺傳感技術在投入應用中落后較多?，F(xiàn)在，視覺、聽覺技術能得到普遍的應用，主要是制造工藝簡化、成本低、開發(fā)簡單，極大地縮短了研究人員二次開發(fā)的時間，而這也是觸覺技術發(fā)展的趨勢，同時也是當前觸覺技術的局限之一。觸覺技術的發(fā)展還需要取得重大的突破才能打破壁壘，其中傳感器尺寸也是一個亟待突破的點，體積大往往限制了應用場景，把體積做小，重量做輕，可以更加簡便地使用在各場景之中，其實這也是傳感器發(fā)展的另外一個趨勢，也就是MEMS技術。

觸覺技術在醫(yī)療領域上受到極大的重視。目前，醫(yī)療領域上使用觸覺技術的有醫(yī)療康復輔助、醫(yī)療手術操作和遠程手術操作感知等，這些用于人體手術的操作手會面對一個巨大的問題——人體內部器官和組織非常多且雜亂，器官和組織的表面還依附著巨量毛細血管，如果操作手對于自己所處的環(huán)境沒有觸覺，僅靠視覺來操作，很容易造成病灶處周圍器官和組織的損傷，從而引發(fā)嚴重的醫(yī)療事故。為了解決這個問題，2019年，南京航空航天大學呂根波[30]設計了一款用于心臟微創(chuàng)手術的觸覺傳感器。該傳感器是由圓錐形內凹面構成，同時在凹面上均勻布置壓阻材料，通過分析建立心臟肌肉組織與傳感器的接觸力數(shù)學模型，實現(xiàn)在豬心心室組織中完成對該傳感器的驗證。微創(chuàng)手術是醫(yī)療發(fā)展中通過小創(chuàng)傷口，醫(yī)生操作機械手進行手術的技術，通過與觸覺技術的結合，其發(fā)展具有很好的前景。同時，醫(yī)療還需要觸覺再現(xiàn)技術輔助醫(yī)生進行手術。2019年，電子科技大學張宇慧[31]基于Geomagic Touch觸覺設備完成了醫(yī)療手術中力觸覺的再現(xiàn)，通過OpenGL繪制器官組織表面模型，再通過3Ds繪制人體手部模型，如圖11所示，通過觸覺傳感器再現(xiàn)碰撞和力反饋，實現(xiàn)了人手觸診軟組織模型的觸覺再現(xiàn)和視覺反饋。但是，醫(yī)療技術和觸覺技術融合發(fā)展存在的局限之一是無論傳感器形狀或材料如何變化，其本質還是需要依附在施力裝置表面，傳感器精度和準確性受到施力裝置的限制，且傳感器沒有作為傳感單元和施力裝置一體的器件。

觸覺技術會隨著技術的發(fā)展產生越來越多的分支，但是目前而言，也有明顯的不足之處，觸覺和其他仿人類感知技術的互補性不足，觸覺傳感器的設計往往是研究者和制造者的主觀意識，較少走入市場中，與視覺、聽覺的商業(yè)化相比明顯落后，不利于觸覺傳感器廣泛普及，更不足的是設計原理與材料方面，人體觸覺的機理沒有像視覺、聽覺具有如此明顯的器官特征，人類觸覺主要依賴于皮膚與神經，其面積之巨大、神經之復雜，無疑給仿人類觸覺的發(fā)展造成了巨大的阻礙。

4 結束語

從20世紀70年代開始，經過數(shù)十年的發(fā)展，所有研究者都有一個共同目標，就是設計一款可以真正模仿人類皮膚的觸覺傳感器。從一開始局限在接觸與否、接觸力大小，發(fā)展到如今多種類的傳感器材料，可以實現(xiàn)多維力測量、剛度檢測、平滑程度檢測、溫度檢測、滑覺檢測、形狀空間檢測等。但是，目前只是從單一或幾個方面實現(xiàn)人類皮膚的功能，若要真正實現(xiàn)與人類皮膚相同的功能，需要各類傳感器的配合和集成，而體積尺寸是一個很大的局限。盡管觸覺技術發(fā)展困難重重，伴隨而來的是發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)共存。展望未來的發(fā)展，應該注重多信息融合和多技術互補、融合納米材料等復合材料，深度挖掘和改造現(xiàn)有技術。通過對現(xiàn)有觸覺技術的概述，為機械手臂融合觸覺、視覺等技術實現(xiàn)無傷害抓取的課題開拓了思路，提供了豐富的研究材料和堅實的基礎。隨著科學技術的飛速發(fā)展，人類已經從嫦娥飛月的神話到如今空間站的建立，相信在不久的將來，可以實現(xiàn)真正的仿人類觸覺。