촉각(Tactile) 측정 기술?

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촉각의 정의:

촉각 센싱은  접촉 압력을 매핑하는 것 입니다, 종종 머리  및 기타 인체 부위 와 같은 복잡한 표면 에 걸쳐 관련됩니다. 더 자주 사용되는 용어인 "압력" 과 " 은 " 촉각,"과 관련이 있지만, 접촉 메커니즘의 전체 복잡성을 표현 할 수 없습니다. "압력"은 크기만을 나타내며, "힘"은 크기와 방향을 나타내는 벡터입니다.  촉각 측정은 센싱 영역에 걸쳐 물체가 센서에 접촉하는 압력의 크기와 분포를 매트릭스로 그려 표현합니다.


 
Red Dot

압력 (Pressure)

무지향성 스칼라(Omnidirectional Scalar)

Red dot + directional right upward arrow

힘 (Force)

지향성 백터(One Direction Vector)

Tactile graph

촉각 (Tactile)

다중 DOF(Depth of Field) 표면

 
 
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촉각 센싱 작동 원리

촉각 감지(Tactile Sensing)는 두 물체 사이의 접촉역학을 매핑하고 측정하는 기술입니다. 촉각 감지는 압력 및 힘과 밀접한 관련이 있습니다. 압력 측정 및 매핑 솔루션을 검색하는 경우, 두 가지 주요 센서 유형은 커패시턴스 기반과 저항 기반 형태입니다.저항형 센서는 반도체 물질의 저항 변화를 측정하여 작동하며, 커패시턴스형 센서는 두 전극 사이의 간격 거리 변화에 따른 커패시턴스변화를 측정하여 작동합니다.작동에 있어 저항형 센서는 반도전성 잉크가 저압에서 성능이 좋지않습니다. 또한 전극들이 서로 접촉하고 마찰 할 때, 표면 특성은 미세하게 변화하며, 이로 인한 저항값 변화로 센서 재교정과 소프트웨어 보상이 필요합니다.

Hand sensor graphic
 
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PPS 센서 장점

PPS센서(커패시티브 기술)의 장점은 두 전극 사이에 탄성체가 두 전극의 접촉을 방지하며 보다 민감하고 안정적인 성능을 보장합니다. 또 다른 주요 이점은 모든 전도성 재료 (전도성 직물, FPCB, 금속 고정 장치)로 전극을 형성하여 센서에 다양한 설계 유연성을 제공 할 수 있다는 것입니다.커패시티브 센싱은 감도, 반복성, 안정성 및 설계 유연성으로 인한 접촉 기반 압력 변화를 포착하는 데 선호되는 방법으로 등장했습니다.

커패시티브형과 저항형 비교

커패시티브 촉각 센서 저항 촉각 센서
구조 전도성 물질 사이에 압축성 유전체 멤브레인에 저항성 잉크 인쇄
정확도 탁월함 보통
반복성 (Repeatability) 탁월함 열악함
공간 분해능 Good 탁월함
디자인 유연성 탁월함 보통
셈플링 속도 보통 탁월함
온도 안정성 탁월함 보통
 

정전용량(Capacitance)

커패시턴스는 전하를 저장하는 물체의 능력을 측정 한 것으로 그림과 같이 영역 A가 에어 갭 D로 분리 된 두 전극의 고전적인 물리 등급 예를 통해 수없이 입증되었습니다. 공극이 감소함에 따라 커패시턴스 C가 증가합니다.

PPS는 이 원리를 이용하여 센서 패드와 센서 어레이를 만듭니다. PPS의 정밀한 제조 기술은 뛰어난 반복성과 감도를 가능하게하며, 고급 전도성 재료는 적합하고 신축성이 있어 산업 및 기타 하이브리드 센서 설계를 가능하게 합니다.PPS 센서 설계의 단순성은 고객에게 최적의 맞춤형 센서 솔루션을 제공합니다.

PPS 어레이(Array) 센서

촉각어레이 센서(Tactile Array Sensor)를 만들기 위해, 상하의 각 전극 스트립이 서로 직교하도록 배열합니다. 단일 행과 열을 선택적으로 스캔하여 해당 위치에서 정전용량 또는 국부 압력을 측정합니다. PPS의 독자적인 드라이브 및 컨디셔닝 전자 장치는 어레이를 고속으로 스캔하면서 설정을 최적화하여 각 센싱 요소에서 최대 센서 응답을 달성 할 수 있습니다.


 
capacitance equation
how tactile sensors work
array sensors explained - array sensor layout
 
 
 
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