触觉测痛仪

触觉传感器 tactile sensor 用于机器人中模仿触觉功能的传感器。触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能，研制满足要求的触觉传感器是机器人发展中的技术关键之一。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案，但目前大都属于实验室阶段，达到产品化的不多。触觉传感器按功能大致可分为接触觉传感器、力－力矩觉传感器、压觉传感器和滑觉传感器等。 接触觉传感器 用以判断机器人(主要指四肢)是否接触到外界物体或测量被接触物体的特征的传感器。接触觉传感器有微动开关、导电橡胶、含碳海绵、碳素纤维、气动复位式装置等类型。①微动开关：由弹簧和触头构成。触头接触外界物体后离开基板，造成信号通路断开，从而测到与外界物体的接触。这种常闭式（未接触时一直接通）微动开关的优点是使用方便、结构简单，缺点是易产生机械振荡和触头易氧化。②导电橡胶式：它以导电橡胶为敏感元件。当触头接触外界物体受压后，压迫导电橡胶，使它的电阻发生改变，从而使流经导电橡胶的电流发生变化。这种传感器的缺点是由于导电橡胶的材料配方存在差异，出现的漂移和滞后特性也不一致，优点是具有柔性。③含碳海绵式：它在基板上装有海绵构成的弹性体，在海绵中按阵列布以含碳海绵。接触物体受压后,含碳海绵的电阻减小,测量流经含碳海绵电流的大小，可确定受压程度。这种传感器也可用作压力觉传感器。优点是结构简单、弹性好、使用方便。缺点是碳素分布均匀性直接影响测量结果和受压后恢复能力较差。④碳素纤维式：以碳素纤维为上表层，下表层为基板，中间装以氨基甲酸酯和金属电极。接触外界物体时碳素纤维受压与电极接触导电。优点是柔性好，可装于机械手臂曲面处，但滞后较大。⑤气动复位式：它有柔性绝缘表面，受压时变形，脱离接触时则由压缩空气作为复位的动力。与外界物体接触时其内部的弹性圆泡(铍铜箔)与下部触点接触而导电。优点是柔性好、可靠性高，但需要压缩空气源。

触觉传感器 tactile sensor 用于机器人中模仿触觉功能的传感器。触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能，研制满足要求的触觉传感器是机器人发展中的技术关键之一。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案，但目前大都属于实验室阶段，达到产品化的不多。触觉传感器按功能大致可分为接触觉传感器、力－力矩觉传感器、压觉传感器和滑觉传感器等。 接触觉传感器 用以判断机器人(主要指四肢)是否接触到外界物体或测量被接触物体的特征的传感器。接触觉传感器有微动开关、导电橡胶、含碳海绵、碳素纤维、气动复位式装置等类型。①微动开关：由弹簧和触头构成。触头接触外界物体后离开基板，造成信号通路断开，从而测到与外界物体的接触。这种常闭式（未接触时一直接通）微动开关的优点是使用方便、结构简单，缺点是易产生机械振荡和触头易氧化。②导电橡胶式：它以导电橡胶为敏感元件。当触头接触外界物体受压后，压迫导电橡胶，使它的电阻发生改变，从而使流经导电橡胶的电流发生变化。这种传感器的缺点是由于导电橡胶的材料配方存在差异，出现的漂移和滞后特性也不一致，优点是具有柔性。③含碳海绵式：它在基板上装有海绵构成的弹性体，在海绵中按阵列布以含碳海绵。接触物体受压后,含碳海绵的电阻减小,测量流经含碳海绵电流的大小，可确定受压程度。这种传感器也可用作压力觉传感器。优点是结构简单、弹性好、使用方便。缺点是碳素分布均匀性直接影响测量结果和受压后恢复能力较差。④碳素纤维式：以碳素纤维为上表层，下表层为基板，中间装以氨基甲酸酯和金属电极。接触外界物体时碳素纤维受压与电极接触导电。优点是柔性好，可装于机械手臂曲面处，但滞后较大。⑤气动复位式：它有柔性绝缘表面，受压时变形，脱离接触时则由压缩空气作为复位的动力。与外界物体接触时其内部的弹性圆泡(铍铜箔)与下部触点接触而导电。优点是柔性好、可靠性高，但需要压缩空气源。

中国科技网讯 皮肤下面的感觉神经能探测压力、疼痛、热、冷及其他刺激，人们一直在研究与这些感觉路径相关的特殊蛋白质。据美国物理学家组织网等媒体报道，斯克里普斯研究院科学家称，他们发现了一族能探测“疼痛触觉”的蛋白质，并首次证明了压力族蛋白的一种特殊生理功能。相关的两篇论文发表在近日出版的《自然》杂志上。 细胞感受刺激是通过其外膜上专门的“离子通道”来实现的。受到某种刺激时，对这种刺激敏感的离子通道蛋白就会开放，允许钙、钠或钾离子从细胞外液体进入细胞内。当细胞膜被扭曲超过一定界限时，嵌在膜上的能感受机械压力的离子通道就会开放，形成电流引发细胞内的其他信号，如感觉神经元就会发出神经脉冲，由大脑负责分辨、解释这些神经脉冲是触觉还是其他类型的感觉。 两年前，研究人员在小鼠体内发现了两种具有力传导性质的功能蛋白——压力1号（piezo1）和压力2号（piezo2），施加压力时其能将带正电离子“拉入”细胞中，但它们和已知的离子通道蛋白有很大不同。第一篇论文中，他们证实了这两种蛋白确实是必需的离子通道蛋白，但只是一个大蛋白质家族中的亚成员。论文领导作者波特兰·科斯特说，压力蛋白是一族由4个成员组成的“四聚”复合体，是迄今发现的最大质膜离子通道。 第二篇论文中，研究人员利用基因技术培养了一系列不表达果蝇压力基因dpiezo的果蝇，发现它们的幼虫尽管对热、温和压力等其他类刺激表现出正常的反应，却对机械刺激严重缺乏反应，而机械刺激可产生疼痛信号。他们又通过基因抑制技术，阻断了果蝇特定感觉神经元中dpiezo的表达，结果也出现了这种反应缺失。最后他们让那些天生缺乏dpiezo基因的果蝇幼虫表达了dpiezo基因后，它们对强压力显出了正常反应。 “几十年来，科学家一直在寻找哺乳动物中的压力—传导离子通道蛋白，压力蛋白piezo是最有可能的候选。”斯克里普斯研究院多里斯神经科学中心和细胞生物学院教授阿德姆·帕特伯蒂安说，新研究为此提供了证据，未来还将进一步研究压力蛋白在感受声音、血压、细胞膜挤压或拉伸等刺激方面的功能。“今后几年，我们将探测所有这些生物过程，以及压力蛋白在疾病中的作用。”（常丽君）