Conformable and Compact Multiaxis Tactile Sensor for Human and Robotic Grasping via Anisotropic Waveguides

触觉传感器 共形矩阵 材料科学 各向异性 剪切力 计算机科学 接触力 触觉技术 声学 机器人 人工智能 工程类 光学 物理 结构工程 量子力学 复合材料
作者
Jingyi Zhou,Qi Shao,Chao Tang,Fei Qiao,Tongqing Lu,Xiong Li,Xin‐Jun Liu,Huichan Zhao
出处
期刊:Advanced materials and technologies [Wiley]
卷期号:7 (11) 被引量:28
标识
DOI:10.1002/admt.202200595
摘要

Abstract Rich and accurate tactile perceptive capability is important for both humans and robots. Soft materials exhibit unique characteristics to construct high‐performance tactile sensors such as high sensitivity and high resistance to overload. In this work, a multiaxis tactile sensor based on a soft anisotropic waveguide that can distinguish normal force and shear force, which can greatly expand its potential uses in practice, is reported. First, the anisotropy of the waveguide sensor's response to vector forces is validated numerically and experimentally, and then two of those anisotropic units are embedded into one cladding with a crossed‐over layout, to form a multiaxis sensor. Then, a calibration algorithm is implemented on this sensor and the reconstruction of vector forces is achieved at an average accuracy of 28.0 mN for normal forces and 81.1 mN for shear forces, both with the sensing range of 1 N. Using this device, three demonstrations are shown to give outlooks of its potential application in human and robotic grasping tasks: a wearable tactile sensor for collecting human's haptic data during operation, a uniaxial gyroscope, and a robotic gripper's tactile sensor for assisting an unlocking task with a key. This work is a step toward more functional soft waveguide‐based force sensors.
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