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　　具有并超越人類(lèi)感覺(jué)的五感傳感器

　　各類(lèi)五感傳感器處于完全不同的開(kāi)發(fā)階段(見(jiàn)圖4)，從技術(shù)高度化、實(shí)用化的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，可以分為以下幾大階段：開(kāi)發(fā)新的傳感器元件的階段；進(jìn)行小型化、集成化的階段；發(fā)展信息處理及識(shí)別技術(shù)的階段。

　　圖4 觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)的開(kāi)發(fā)開(kāi)始追趕視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)

　　其中，觸覺(jué)傳感器、嗅覺(jué)傳感器、味覺(jué)傳感器在開(kāi)發(fā)傳感器元件的階段就已經(jīng)落后于其他傳感器，但最近其新技術(shù)及嶄新應(yīng)用正在急速增加。例如，之前的觸覺(jué)傳感器只能檢測(cè)位置，而新的傳感器可檢測(cè)壓力與溫度。而嗅覺(jué)傳感器已經(jīng)可以通過(guò)體臭或口臭識(shí)別疾病。味覺(jué)傳感器則可真實(shí)再現(xiàn)人的味覺(jué)，將應(yīng)用于烹調(diào)器具。

　　處于較領(lǐng)先地位的是聽(tīng)覺(jué)傳感器與視覺(jué)傳感器，此類(lèi)傳感器在信息處理、識(shí)別技術(shù)上的發(fā)展驚人。不久，應(yīng)該就可以從超高速動(dòng)態(tài)影像中提取出各種信息，并擴(kuò)大人類(lèi)視野，可以看到以前人類(lèi)看不到的地方。

　　上述五感傳感器開(kāi)發(fā)的共通之處就是技術(shù)發(fā)展都充分參考了生物體的結(jié)構(gòu)。不光是開(kāi)發(fā)仿真人類(lèi)感覺(jué)的傳感器，而且還在致力于開(kāi)發(fā)大大超越人的感覺(jué)及能力的傳感器。

　　下文將從傳感器元件的初級(jí)開(kāi)發(fā)階段開(kāi)始，按觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)的順序，對(duì)各傳感器的最前沿技術(shù)進(jìn)行介紹。

　　觸覺(jué) 目標(biāo)是具有人類(lèi)皮膚的觸覺(jué)

　　接觸是人類(lèi)最基本的交流手段之一。觸覺(jué)傳感器技術(shù)的提高，將有利于開(kāi)發(fā)更具易用性的電子產(chǎn)品。但是，從目前所有集成了觸覺(jué)傳感器的系統(tǒng)來(lái)看，大部分還處于傳感器元件開(kāi)發(fā)的初級(jí)階段。

　　在觸覺(jué)傳感器中，觸摸式傳感器技術(shù)從以前就被當(dāng)作用戶(hù)界面使用，PC的鼠標(biāo)也可說(shuō)是觸覺(jué)傳感器的一種，而筆記本電腦等的觸摸板早在上世紀(jì)90 年代初就已上市。

　　上述傳感器中采用了各種各樣的技術(shù)(見(jiàn)表2)。例如，用間隔層隔開(kāi)X、Y軸的布線(xiàn)，檢測(cè)X、Y軸上通過(guò)光線(xiàn)的過(guò)濾情況；使用聲波或超聲波檢測(cè)靜電容量的變化等技術(shù)。雖然各類(lèi)技術(shù)有各自的特征及研究課題，但大部分技術(shù)都只是輸出觸摸板上的二維位置信息，而且只能同時(shí)檢測(cè)1 點(diǎn)的信息。 通過(guò)這1 點(diǎn)的位置信息所進(jìn)行的操作，在使用上是難以大幅超越鼠標(biāo)的。

　　表2 觸覺(jué)傳感器的主要類(lèi)型及方式

　　模仿人類(lèi)感覺(jué)的應(yīng)用在不斷擴(kuò)大

　　觸覺(jué)傳感器技術(shù)最近已真正開(kāi)始實(shí)用化，而且具有非常高的性能。具體來(lái)說(shuō)，業(yè)界正在進(jìn)行以下三大方面的新技術(shù)開(kāi)發(fā)(見(jiàn)圖5)：大面積化、使用場(chǎng)所及應(yīng)用的多樣化；目標(biāo)是具有人類(lèi)皮膚的感覺(jué)，不僅檢測(cè)位置，還將檢測(cè)力度、壓力、溫度、表面凹凸、有無(wú)摩擦等；利用CMOS 工藝等進(jìn)行集成。

　　圖5 觸覺(jué)傳感器開(kāi)發(fā)的三大方面

　　大面積方面有像微軟公司的Microsoft Surface那樣的大型液晶屏上市，該屏幕上布滿(mǎn)了觸摸傳感器，不光面積大，而且可同時(shí)檢測(cè)多根手指的接觸，所以可以用兩只手對(duì)屏幕上顯示的相片、圖形等進(jìn)行移動(dòng)、擴(kuò)大、縮小、旋轉(zhuǎn)等操作。

　　人日常所接觸到的家電將來(lái)也會(huì)向該方面發(fā)展，設(shè)備外表面將布滿(mǎn)觸摸傳感器。

　　早稻田大學(xué)的研究小組開(kāi)發(fā)的看護(hù)機(jī)器人TWENDYONE 內(nèi)嵌入了多種觸覺(jué)傳感器。胸與腕等處共計(jì)嵌入了164個(gè)8位分布式動(dòng)力傳感器FSR(Force Sensing Register)，頭與手指上安裝的是6軸傳感器，可測(cè)量3軸的力與3軸的力矩。在手掌的硅橡膠人工皮膚下，還安裝了美國(guó)PPS(Pressure Profile Systems)公司的觸覺(jué)傳感膜，可檢測(cè)微小的壓力，并且可以抓住柔軟的物體。每只手掌上有241個(gè)感應(yīng)點(diǎn)。

　　與人的手指相比，這種密度自然不算高。不過(guò)如果從機(jī)器人的整體性能來(lái)看，目前還無(wú)需更高的密度。以往的觸覺(jué)傳感器僅僅用來(lái)檢測(cè)位置，但實(shí)際上人觸摸機(jī)器人時(shí)，觸摸的方式不同，所包含的情感信息也不同，十分復(fù)雜。早稻田大學(xué)的菅野教授表示，此次的機(jī)器人TWENDYONE 里就安裝了可以控制這類(lèi)復(fù)雜信息的傳感器。