We introduce a novel, fabric-based, flexible, and stretchable tactile sensor, which is capable of seamlessly covering natural shapes. As humans and robots have curved body parts that move with respect to each other, the practical usage of traditional rigid tactile sensor arrays is limited. Rather, a flexible tactile skin is required. Our design allows for several tactile cells to be embedded in a single sensor patch. It can have an arbitrary perimeter and can cover free-form surfaces. In this article we discuss the construction of the sensor and evaluate its performance. Our flexible tactile sensor remains operational on top of soft padding such as a gel cushion, enabling the construction of a human-like soft tactile skin. The sensor allows pressure measurements to be read from a subtle less than 1 kPa up to high pressures of more than 500 kPa, which easily covers the common range for everyday human manual interactions. Due to a layered construction, the sensor is very robust and can withstand normal forces multiple magnitudes higher than what could be achieved by a human without sustaining damage

As an exciting application for the sensor, we describe the construction of a wearable tactile dataglove with 54 tactile cells and embedded data acquisition electronics. We also discuss the necessary implementation details to maintain long term sensor performance in the presence of moisture

چکیده

 در این مقاله قصد داریم به معرفی یک حسگر لمسی پارچه‌ای (با بافت سبک) که از قابلیت انعطاف‌پذیری و کشش برخوردار بوده و قادر به پوشش یکنواخت سطح اشیاء و اشکال طبیعی باشد بپردازیم. با توجه به اینکه انسان‌ها و ربات‌ها، بخش‌هایی از عضلات بدن خود را که مرتبط باهم می‌باشد خم می‌کنند، استفاده‌ی عملی از آرایه‌های حسگر پارچه‌ای با بافت سخت، امری مشکل و محدود می‌باشد. در عوض، برای این کار نیاز به یک غشا یا پوست انعطاف‌پذیر می‌باشد. طراحی ما به چندین سلول لامسه اجازه داده تا بتوانند در یک پچ حس‌گر باهم ترکیب شوند. این سلول‌ها می‌توانند هر قطری داشته باشند و می‌توانند سطوح را پوشش دهند. در این مقاله، قصد داریم ایجاد این نوع حسگرها و ارزیابی کارانی آن‌ها را موردبررسی قرار دهیم. حسگر لمسی انعطاف‌پذیر ما بر روی بالای سطح بالشتک‌های نرمی مانند ژنل کوسن قرارگرفته و اجازه‌ی ایجاد یک پوست لمسی مشابه با انسان را به ما می‌دهد. این حسگر اجازه داده تا بتوان مقیاس‌های فشار را در مقیاس کمتر از 1 کیلو پاسکال تا فشارهای بالای بیش از 500 کیلو پاسکال اندازه‌گیری کرده و بتوان محدوده‌ای از تعاملات دستی روزانه‌ی انسان‌ها را از این طریق مورد پوشش قرارداد. به حسگر به دلیل ساختار لایه‌بندی شده بسیار تنومند بوده و می‌تواند فشارهای نرمالی که چندین برابر بیشتر از فشارهای وارده‌ی ناشی از آسیب رسیدن به انسان می‌باشد را تحمل نماید.

ما در این مقاله، به‌عنوان یکی از کاربردهای این حسگر قصد داریم ساختار یک دستکش داده‌ای لمسی و پوشیدنی که دارای 54 حسگر لمسی بوده و از تجهیزات جمع‌آوری داده‌ها تشکیل‌شده است را تشریح کنیم. همچنین جزئیات مربوط به پیاده‌سازی را به‌منظور حفظ کارانی بلندمدت دستکش در صورت وجود رطوبت نیز مطرح می‌سازیم.

-1مقدمه

امروزه فناوری تاچ (لمس) به انسان‌ها و حیوانات اجازه داده تا بتوانند تعاملاتی هماهنگ و کارآمد را در داخل محیط خود صورت دهد. یکی از آزمایش‌های اولیه [1]، اهمیت بازخورد لمسی را برای تعامل‌های دستی به اثبات رسانیده است. در این آزمایش نشان داده‌شده است که درزمانی که حس لمس از بین برود، نمی‌توان اشیا را به‌آسانی لمس کرد و یا به دست گرفت. به‌طور مشابه، فقدان بازخورد لمسی در ربات‌های صنعتی امروزی نیز باعث محدود شدن استفاده از آن‌ها در محیط‌های بسیار ساخت‌یافته و تماس با اشیاء یا افراد ناشناخته‌ای شده که باید مورد اجتناب قرار گیرد. ربات‌های عملیاتی در محیط‌های باز به دنبال جمع‌آوری داده‌های حسی زیادی هستند. اعتقادداریم درزمانی که این ربات‌ها در محیط‌های ناشناسی بکار گرفته می‌شوند، در سطح زیادی می‌توانند از قابلیت‌های حسی فشار بهره ببرند. یکی از مزایای اصلی این بوده که سطح ایمنی از طریق تشخیص تماس در این ربات‌ها افزایش پیدا می‌کند و البته مهم‌تر اینکه قابلیت بهبودیافته‌ای را در دست‌کاری اشیاء تحت شرایط غیرقطعی با استفاده از قابلیت حسی می‌توان به دست آورد …