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　　具有并超越人類感覺的五感傳感器

　　各類五感傳感器處于完全不同的開發(fā)階段(見圖4)，從技術(shù)高度化、實用化的觀點來看，可以分為以下幾大階段：開發(fā)新的傳感器元件的階段；進行小型化、集成化的階段；發(fā)展信息處理及識別技術(shù)的階段。

　　圖4 觸覺、嗅覺、味覺的開發(fā)開始追趕視覺、聽覺

　　其中，觸覺傳感器、嗅覺傳感器、味覺傳感器在開發(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，之前的觸覺傳感器只能檢測位置，而新的傳感器可檢測壓力與溫度。而嗅覺傳感器已經(jīng)可以通過體臭或口臭識別疾病。味覺傳感器則可真實再現(xiàn)人的味覺，將應(yīng)用于烹調(diào)器具。

　　處于較領(lǐng)先地位的是聽覺傳感器與視覺傳感器，此類傳感器在信息處理、識別技術(shù)上的發(fā)展驚人。不久，應(yīng)該就可以從超高速動態(tài)影像中提取出各種信息，并擴大人類視野，可以看到以前人類看不到的地方。

　　上述五感傳感器開發(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)。不光是開發(fā)仿真人類感覺的傳感器，而且還在致力于開發(fā)大大超越人的感覺及能力的傳感器。

　　下文將從傳感器元件的初級開發(fā)階段開始，按觸覺、嗅覺、味覺、聽覺、視覺的順序，對各傳感器的最前沿技術(shù)進行介紹。

　　觸覺 目標是具有人類皮膚的觸覺

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

　　在觸覺傳感器中，觸摸式傳感器技術(shù)從以前就被當作用戶界面使用，PC的鼠標也可說是觸覺傳感器的一種，而筆記本電腦等的觸摸板早在上世紀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)(見表2)。例如，用間隔層隔開X、Y軸的布線，檢測X、Y軸上通過光線的過濾情況；使用聲波或超聲波檢測靜電容量的變化等技術(shù)。雖然各類技術(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，而且只能同時檢測1 點的信息。 通過這1 點的位置信息所進行的操作，在使用上是難以大幅超越鼠標的。

　　表2 觸覺傳感器的主要類型及方式

　　模仿人類感覺的應(yīng)用在不斷擴大

　　觸覺傳感器技術(shù)最近已真正開始實用化，而且具有非常高的性能。具體來說，業(yè)界正在進行以下三大方面的新技術(shù)開發(fā)(見圖5)：大面積化、使用場所及應(yīng)用的多樣化；目標是具有人類皮膚的感覺，不僅檢測位置，還將檢測力度、壓力、溫度、表面凹凸、有無摩擦等；利用CMOS 工藝等進行集成。

　　圖5 觸覺傳感器開發(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，該屏幕上布滿了觸摸傳感器，不光面積大，而且可同時檢測多根手指的接觸，所以可以用兩只手對屏幕上顯示的相片、圖形等進行移動、擴大、縮小、旋轉(zhuǎn)等操作。

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

　　早稻田大學的研究小組開發(fā)的看護機器人TWENDYONE 內(nèi)嵌入了多種觸覺傳感器。胸與腕等處共計嵌入了164個8位分布式動力傳感器FSR(Force Sensing Register)，頭與手指上安裝的是6軸傳感器，可測量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PPS(Pressure Profile Systems)公司的觸覺傳感膜，可檢測微小的壓力，并且可以抓住柔軟的物體。每只手掌上有241個感應(yīng)點。

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