Melexis触觉传感器可测量3D力矢量，赋予机器人强大的触觉能力
2022-02-10 14:24:07   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

据麦姆斯咨询报道，近日，迈来芯（Melexis）完成了一项触觉传感器的重大创新，推出了Tactaxis产品原型，以提升机器人与易碎或多样化物体的交互能力。Melexis的Tactaxis产品原型是一款完全集成化的触觉传感器，结构紧凑且柔软，可提供作用于其表面的3D力矢量数据。这项创新改善了机器人手和抓具的能力，使得像摘水果这样的精细操作成为可能。

这款开创性的Tactaxis触觉传感器产品原型采用了Melexis经过业界验证的Triaxis®技术，具有多个3D磁力计像素（magnetometer pixels）。该传感器配有一块嵌入到弹性材料中的磁体，这样构成一个柔性接触界面，可模拟人体皮肤的属性。由于该传感器具有高灵敏度的特性，因此即使检测到很小的力也会产生相应的信号响应，其能够实现的力分辨率为2.7mN，足以辨识不足1克（约0.3克）的重量变化。

多像素磁力传感器概念

Tactaxis触觉传感器产品原型非常紧凑，其基于尺寸为5mm x 5mm的四像素磁力计阵列（核心是Melexis基于Triaxis技术的磁传感器）及直径为6mm的弹性体块（内嵌磁体）构建而成，因此适用于狭小空间的应用。

Tactaxis触觉传感器产品原型

Tactaxis触觉传感器概念图

不过，Melexis将面临来自Meta（前身是Facebook）等公司的竞争。Meta于2021年11月发布了其触觉传感器DIGIT，力求让机器人达成感知、推理、计划和行动的完整循环，然后从环境中获得反馈。DIGIT是一种低成本、紧凑的高分辨率触觉传感器，与通常依赖电容或电阻方法的传统触觉传感器不同，DIGIT实际上基于视觉技术。

Meta触觉传感器DIGIT

Tactaxis采用的梯度测量方法能够使传感器不受杂散磁场干扰，这样可以防止潜在的测量错误，它也足够坚固耐用，以应对恶劣的条件（如温度变化等）。与DIGIT基于光学技术的触觉传感器不同，Tactaxis是可以大批量生产工厂校准的集成式传感器，这种半导体工艺能够带来巨大的成本和可靠性优势。

Tactaxis触觉传感器校准设置

“机器人需要触觉技术来操作易碎的物体。针对此类应用，我们开发了一种新型磁传感器来准确测量接触力，同时对干扰也具有很高的鲁棒性。”Melexis全球创新经理Gael Close解释说，“通过开发Triaxis®磁传感器技术的强大功能，Melexis在机器人触觉传感器方面迈出了重要一步，提供了坚固耐用且具有竞争力的多轴力传感解决方案。我们现在将使用Tactaxis产品原型作为未来研发工作的基础。”

演示杂散磁场对具有力传感器反馈的机械手的影响。在上图配置中，力传感器处的杂散场约为3mT。(a) 多像素力传感器避免了来自附近磁铁的杂散场干扰，并且力得到很好的调节，从而保证手以适当的力量握住气球。(b) 相反，传统单像素力传感器已经损坏：手错误地释放了气球。(c) 闭环控制算法框图。

电气和电子工程师协会（IEEE）于2022年1月发布了一份白皮书，详细介绍了Melexis的3D磁力传感器产品原型——“A Gradiometric Magnetic Force Sensor Immune to Stray Magnetic Fields for Robotic Hands and Grippers”白皮书下载地址：https://ieeexplore.ieee.org/document/9695271。

延伸阅读：

《触觉技术及市场-2021版》

《印刷和柔性传感器技术及市场-2021版》

《可穿戴传感器技术及市场-2020版》