Un sensor táctil es un dispositivo que mide la información que surge de la interacción física con su entorno. Los sensores táctiles generalmente se basan en el sentido biológico del tacto cutáneo , que es capaz de detectar estímulos resultantes de la estimulación mecánica, la temperatura y el dolor (aunque la detección del dolor no es común en los sensores táctiles artificiales). Los sensores táctiles se utilizan en robótica , hardware informático y sistemas de seguridad . Una aplicación común de los sensores táctiles es en dispositivos de pantalla táctil en teléfonos móviles y en informática .
Los sensores táctiles pueden ser de diferentes tipos, incluidos sensores piezorresistivos , piezoeléctricos , ópticos, capacitivos y elastoresistivos. [3]
Los sensores táctiles aparecen en la vida cotidiana, como en los botones de los ascensores y en las lámparas que se atenúan o encienden al tocar la base. También existen innumerables aplicaciones para los sensores táctiles que la mayoría de las personas desconoce.
Los sensores que miden cambios muy pequeños deben tener una sensibilidad muy alta. Los sensores deben diseñarse para que tengan un efecto pequeño en lo que se mide; hacer que el sensor sea más pequeño suele mejorar esto y puede introducir otras ventajas. Los sensores táctiles se pueden utilizar para probar el rendimiento de todo tipo de aplicaciones. Por ejemplo, estos sensores se han utilizado en la fabricación de automóviles (frenos, embragues, sellos de puertas, juntas ), laminación de baterías , uniones atornilladas, pilas de combustible , etc.
La obtención de imágenes táctiles , como modalidad de obtención de imágenes médicas, traduce el sentido del tacto en una imagen digital y se basa en sensores táctiles. La obtención de imágenes táctiles imita de cerca la palpación manual, ya que la sonda del dispositivo con un conjunto de sensores de presión montados en su cara actúa de manera similar a los dedos humanos durante el examen clínico, deformando el tejido blando mediante la sonda y detectando los cambios resultantes en el patrón de presión.
Los robots diseñados para interactuar con objetos que requieren manipulación que implique precisión, destreza o interacción con objetos inusuales, necesitan un aparato sensorial que sea funcionalmente equivalente a la capacidad táctil de un humano. Se han desarrollado sensores táctiles para su uso con robots. [4] [5] [ se necesita una mejor fuente ] Los sensores táctiles pueden complementar los sistemas visuales al proporcionar información adicional cuando el robot comienza a agarrar un objeto. En este momento, la visión ya no es suficiente, ya que las propiedades mecánicas del objeto no se pueden determinar solo con la visión. Determinar el peso, la textura, la rigidez , el centro de masa , el coeficiente de fricción y la conductividad térmica requieren la interacción con el objeto y algún tipo de detección táctil.
Se utilizan varias clases de sensores táctiles en robots de distintos tipos para tareas que abarcan la prevención de colisiones y la manipulación. [ cita requerida ] Algunos métodos de localización y mapeo simultáneos se basan en sensores táctiles. [6]
Los conjuntos de sensores de presión son grandes rejillas de tactels. Un "tactel" es un "elemento táctil". Cada tactel es capaz de detectar fuerzas normales. Los sensores basados en tactel proporcionan una "imagen" de alta resolución de la superficie de contacto. Junto con la resolución espacial y la sensibilidad a la fuerza, las cuestiones de integración de sistemas como el cableado y el enrutamiento de señales son importantes. [7] Los conjuntos de sensores de presión están disponibles en forma de película delgada . Se utilizan principalmente como herramientas analíticas utilizadas en los procesos de fabricación e I+D por ingenieros y técnicos, y se han adaptado para su uso en robots. Los ejemplos de dichos sensores disponibles para los consumidores incluyen conjuntos construidos a partir de caucho conductor , [8] zirconato titanato de plomo (PZT), fluoruro de polivinilideno (PVDF), PVDF-TrFE, [9] FET , [10] y elementos de detección capacitiva metálica [11] [12] .
Se han desarrollado varios tipos de sensores táctiles que aprovechan la tecnología similar a la de las cámaras para proporcionar datos de alta resolución. Un ejemplo clave es la tecnología Gelsight, desarrollada por primera vez en el MIT, que utiliza una cámara detrás de una capa de gel opaco para lograr una respuesta táctil de alta resolución. [13] [14] El sensor "See-through-your-skin" (STS) de Samsung utiliza un gel semitransparente para producir imágenes táctiles y ópticas combinadas. [15]
Las rosetas de los extensómetros se construyen a partir de varios extensómetros , cada uno de los cuales detecta la fuerza en una dirección particular. Cuando se combina la información de cada extensómetro, la información permite determinar un patrón de fuerzas o pares. [16]
Se han sugerido diversos diseños de inspiración biológica, que van desde sensores simples similares a bigotes que miden solo un punto a la vez [17] , pasando por sensores más avanzados similares a las puntas de los dedos [18] [19] [20], hasta sensores completamente similares a la piel, como el último iCub [ cita requerida ] . Los sensores táctiles de inspiración biológica a menudo incorporan más de una estrategia de detección. Por ejemplo, podrían detectar tanto la distribución de presiones como el patrón de fuerzas que provendrían de matrices de sensores de presión y rosetas de galgas extensométricas, lo que permitiría la discriminación de dos puntos y la detección de fuerza, con una capacidad similar a la humana.
Las versiones avanzadas de sensores táctiles diseñados biológicamente incluyen detección de vibraciones , que se ha determinado que es importante para comprender las interacciones entre el sensor táctil y los objetos cuando el sensor se desliza sobre el objeto. Ahora se entiende que dichas interacciones son importantes para el uso de herramientas por parte de los humanos y para evaluar la textura de un objeto. [18] Uno de estos sensores combina detección de fuerza, detección de vibraciones y detección de transferencia de calor. [2]
Recientemente, se ha creado un sofisticado sensor táctil de hardware abierto , lo que permite a los entusiastas y aficionados experimentar con una tecnología que de otro modo sería costosa. [21] Además, con la llegada de cámaras ópticas baratas, se han propuesto nuevos sensores que se pueden construir de forma fácil y económica con una impresora 3D. [22]
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