触觉传感阵列是由多个触觉传感单元构成的触觉传感器。触觉传感单元能测量单点的接触力，而触觉传感阵列由于集成了多个传感单元，因此具备分布式接触力的检测能力。目前，触觉传感的实现方法有多种，按其原理可分为压阻式、压电式、电容式、流体式、光学式、晶体管式等。

 

压阻式触觉传感

 

压阻材料在受到外界压力时其自身电阻值会发生变化，通过检测电阻值的变化可对外界施加的压力进行测量，因此将压阻材料作为触觉传感器的压力敏感材料可实现触觉力的检测。

 

常见压阻材料的制备可通过在绝缘的高分子聚合物中混合导电物质，形成具有压力敏感特性的复合材料。导电颗粒、导电纳米线等导电材料分布在绝缘的聚合物基体中，受压时导电材料间的距离变小，导电通路增多，从而使整体电阻变小。

 

2012年，美国斯坦福大学Tee等将具有纳米微结构的镍颗粒与超分子聚合物混合，制备出高灵敏的压阻材料，并用于柔性电子皮肤的设计，研制的柔性电子皮肤表现出良好的接触力检测性能。

 

2014年，美国加利福尼亚大学Takei等在聚合物绝缘基体内加入了导电CNT(碳纳米管)和AgNP(纳米银颗粒)，作为触觉传感阵列的敏感材料，如图1所示，当传感阵列受到拉伸、压缩以及弯曲时，其电阻值均会发生明显变化。

 

除了导电聚合物外，具有压阻效应的金属薄膜也被用在触觉传感阵列的设计制造中。

 

2008年，韩国高丽大学Kim等设计了PI(聚酰亚胺)基底的触觉传感阵列，PI基底上制造有镍铬合金，受力变形时其电阻发生变化，从而实现触觉力的测量。

 

2016年，韩国延世大学Park等使用 MoS2和石墨烯电极制造的触觉传感阵列具有较高的检测灵敏度，且测试重复性优良。利用具有压阻效应的金属薄膜作为触觉传感阵列的压力敏感材料，使得传感阵列具有动态性能好和响应速度快的特点。

 

电容式触觉传感

 

电容通常包含上下两个电容极板和中间介电层。在外力作用下，介电层受到压缩，使上下电容极板间的距离发生变化，从而产生电容值的变化。

 

采用平板电极作为电容极板的电容式触觉传感阵列具有结构简单的特点，容易实现法向触觉力的测量。

 

2008年，美国田纳西大学Pritchard等在两个平板电极间设计了一层聚对二甲苯薄层作为介电层，制作成10x10的触觉传感阵列，压力作用下聚对二甲苯被压缩，电容值增大，以此来检测触觉力的大小。

 

香港城市大学 Zhang 等设计了一种基于 PDMS 介电层的电容式触觉传感单元，并制作了3x3的传感阵列，如图1.14所示。电容极板的多种触觉传感单元结构，获得了良好的三维力检测性能。

 

2012年，日本国家先进工业科学技术研究所Takamatsu 等利用表面覆盖有导电油墨的尼龙纤维编织成网状织物，在网状节点处形成电容，以检测分布式的触觉力。电容式触觉传感器容易获得较高的接触力检测灵敏度，且制造简单。

 

意大利技术研究院的 Viry 等以铜/锡涂层织物为导电板，以氟硅片为介电层制成柔性三维力传感器，并被嵌在PDMS封装层内，其结构示意及实物照片如图3所示。研究人员以底部四极板的平均电容变化量反映法向力的增减，以相邻极板间电容变化量之差来计算切向力的大小。因氟硅片的低附着性，上下极板间将自然产生约150μm厚的空气薄层；而导电织物的经纱和纬纱之间亦存在一定空隙，故传感器对微小载荷的检测非常灵敏：当外力小于32mN时，其灵敏度可达14.22 N-1。受读取系统的限制，柔性三维力传感器的测力上限为12N。

 

电容式液位传感器可以用于检测咖啡机、鱼缸的液位检测，及时提醒用户缺水，以免缺水烧坏设备。锦锋电容式液位传感器CL01DH05利用水和空气中存在的电荷不一样来感应并区分容器内是否有水的当容器内无水，不需要接触液体，可以直接贴在鱼缸外侧，可用于检测鱼缸满水或者时预感缺水，也可用于控制鱼缸液位。