Advanced tactile sensors are receiving significant attention in various industries such as extended reality, electronic skin, organic user interfaces, and robotics. The capabilities of advanced tactile sensors require a variety of functions, including position sensing, pressure sensing, and material recognition. Moreover, they should comsume less power and be bio-friendly with human contact. Recently, a tactile sensor based on the triboelectrification effect was developed. Triboelectric tactile sensors have the advantages of wide material availability, simple structure, and low manufacturing cost. Because they generate electricity by contact, they have low power consumption compared to conventional tactile sensors such as capacitive and piezoresistive. Furthermore, they have the ability to recognize the contact material as well as execute position and pressure sensing functions using the triboelectrification effect. The aim of this study is to introduce the progress of research on triboelectrification-based tactile sensors with various functions such as position sensing, pressure sensing and contact material recognition.
Interaction requires dynamic relationship between objects. In ubiquitous computing environment, interaction between human and the environment is implied. Tactile interaction has so far been less addressed, while tactile sensation should be an important topic in the field of multimedia study. This paper describes development of a novel PVDF (Polyvinylidene Fluoride) dynamic tactile sensor and associated experiments. PVDF dynamic tactile sensors detect touch events applied to the sensor skin by low frequency components of the signal. Rubber skin-covered sensing material was mounted on the bones. Robust performance with low noise was figured out in our robotic experiment. Whereas most conventional sensors are interested in measurement, our dynamic tactile sensor is sensitive to change of state, which could be a key for economic understanding of happenings in the dynamic world. We note that dynamic sensing uses motion as a part of sensing modality We suggest that dynamic sensing be understood in technological terms in the perspective of interactive media and ubiquitous computing.
택타일 영상을 사용하여 로봇 그리퍼 내부 작업 물체의 미끄럼 및 회전을 감지하는 기법을 제안해 본다. 기존에 제안된 모우멘트 불변량 사용방법의 경우 택셀 수 변화가 발생하는 경우 적용 할 수 없는 단점을 가지고 있다. 에지 & 라인 불변량 특성을 이용한 경우 기본적으로 특정수 이상의 택셀을 가지고 있어야 하므로 택셀수가 적은 경우 적용 할 수 없다. 이 같은 문제점을 해결하기 위하여 택셀 영상을 분석하고 적용기법 결정인자를 추출한다. 이를 이용하여 필터링 문턱값을 설정하여 택타일 영상을 필터링하고, 결정인자에 따라 모우멘트 불변량 사용방법과 에지 & 라인 불변량 사용 방법 중 적합한 기법을 채택하는 새로운 방법을 제안한다 컴퓨터 모의 실험과 하드웨어 실험에 적용한 결과 개선된 이동 및 회전 등 움직임 감지가 가능하였다.
본 논문에서는 매니퓰레이터로 작업체 이동시 이동방향 가, 감속에 따른 미끄럼, 회전등의 위치에러 방지를 위한 그리퍼 힘 제어를 작업계획도를 설정해 구간별로 알아본다. 또한 작업체와 매니퓰레이터사이에 가장 정확한 정보를 제공할 수 있는 tactile 센서를 그리퍼에 부착해 연속적으로 tactile 영상 데이터 추론을 통해 미끄럼과 회전을 감지한다. 계산된 파지력과 감지된 에러량 비교를 통해 보상제어와 이를 응용한 최적의 파지력을 구할 수 있다. tactile 센서로는 압각센서인 FSR(Froce Sensing Resistor)을 사용해 22×22 센서회로를 구성하였다. 전처리로써 연속적인 taxel 수를 문턱값으로 설정해 필터링 작업을 하였고, 모멘트 메써드를 감지 알고리즘으로 사용해 실험하였다.
A flexible tactile sensor module based on polyimide matrix integrated with sensing elements and pluggable terminals connector was fabricated by polymer micromachining technology for robotic applications. The tactile sensor arrays are composed of $4{\times}4$, $8{\times}8$ and $16{\times}16$ sensing elements connected with pluggable terminals connector, respectively. Especially, both the tactile sensor array and the pluggable terminals are formed in the sensor module during the fabrication process. The fabricated tactile sensor module is measured continuously in the normal force range of $0{\sim}1N$ with tactile sensor auto-evaluation system. The value of resistance is relatively increased linearly with normal force in the overall range. The variation rate of resistance is about 2.0%/N in the range of $0{\sim}0.6N$ and 1.5%/N in the range of $0.6{\sim}1N$. Also, the flexibility of the sensing module is adequate to be placed on any curved surface as cylinder because the matrix consists of polymer and metal thin film.
High shear adhesion on wet and rough surfaces and tactile feedback of gripping forces are highly important for realizing robotic gripper systems. Here, we propose a bioinspired robotic gripper with highly shear adhesion and sensitive pressure sensor for tactile feedback systems. To achieve them, we fabricated multi-walled carbon nanotube sensing layer on a thin polymeric adhesive layer of polydimethylsiloxane. With densely hexagonal-packed microstructures, the pressure sensor achieved 9 times the sensing property of a sensor without microstructures. We then assembled hexagonal microstructures inspired by the toe pads of a tree frog, giving strong shear adhesion under both dry and wet surfaces such as silicon (42 kPa for dry and ~30 kPa for underwater conditions) without chemical-residues after detachment. Our robotic gripper can prevent damage to weak or smooth surfaces that can be damaged at low pressure through pressure signal feedback suggesting a variety of robotic applications.
This paper proposes a structure of direct-printed flexible tactile-sensor. These flexible tactile sensors are based on pressure-sensing materials that allow pressure to be measured according to resistance change that in turn results from changes in material size because of compressive force. The sensing material consists of a mixture of multi walled carbon nanotubes (MWCNTs) and TangoPlus, which gives it flexibility and elasticity. The tactile sensors used in this study were designed in the form of array structures composed of many lines so that single pressure points can be measured. To evaluate the performance of the flexible tactile sensor, we used specially designed signal-processing electronics and tactile sensors to experimentally verify the sensors' linearity. To test object grasp, tactile sensors were attached to the surface of the fingers of grippers with three degrees of freedom to measure the pressure changes that occur during object grasp. The results of these experiments indicate that the flexible tactile sensor-based robotic gripper can grasp objects and hold them in a stable manner.
If the tactile sense is introduced to engineering and industries, it may provide more realistic virtual tactile sensing to human and it is possible to develop product that satisfy various consumer's taste. This paper presents a compliance emulator system as a new concept of tactile reproduction simulator which uses magnetic levitation in order to minimize friction and emulates compliance only along the vertical direction. Compliance is one of the important mechanical properties of the object related to tactile sensing of the human. The implemented system equipped with an analog LVDT sensor for a position sensor and employs a PD control with gravity compensation to emulate the specified compliance. To compensate the limited range of the system, the method of attaching the spring with various magnitude of stiffness to the system is adopted and its preliminary test is performed to confirm the validity of the method.
This paper describes a design of a tactile sensor, which can measure three components force and temperature due to thermal conductive. The bio-mimetic tactile sensor, alternative to human's finger, is comprised of four micro force sensors and four thermal sensors, and its size being 10mm$\times$10mm. Each micro force sensor has a square membrane, and its force range is 0.1N - 5N in the three-axis directions. On the other hand, the thermal sensor for temperature measurement has a heater and four temperature sensor elements. The thermal sensor is designed to keep the temperature. $36.5^{\circ}C$, constant, like human skin, and measure the temperature $0^{\circ}C$ to $50^{\circ}C$. The MEMS technology is applied to fabricate the sensing element of the tactile sensor.
본 논문에서는 외부의 힘을 효율적으로 감지하기 위한 촉각센서의 설계 및 이론적인 해석해 관한 것이다. 일반적으로 촉각센서가 표면의 변화를 감지하기 위해서는 외부의 자극을 센서부에 효과적으로 전달할 수 있어야 하기 때문에 미세한 힘에도 변화를 감지할 수 있는 센서의 설계가 필요하다. 이에 본 논문에서는 양전극 사이에 유연성을 갖는 유전체를 사용하여 서 보다 효율적인 감지가 가능하도록 하였다. 즉, 상층부에 설치되어 있는 센서부가 하층부에 설치되어 있는 센서들과 형성하는 전계의 변화로 인하여 발생하는 전압의 차이를 감지하도록 하였으며, 상층부와 하층부의 사이에 일정의 유연성을 갖는 유전체를 삽입함으로써 효율적인 촉각 감지를 할 수 있도록 설계하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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