机器人与触觉传感技术的碰撞，一文初探人类与机器人的触觉传感(2)

触觉系统利用的则是来自皮肤和动觉系统的关于物体和事件的重要信息。
人类的触觉通过分布在全身不同密度的大量受体（如压力 / 振动的机械感受器、温度的热感受器和疼痛 / 损伤的痛觉感受器）处理对外部刺激的时空感知。对机械刺激的反应是由植入皮肤不同深度的机械感受器介导的。这些受体的分类、功能和位置如图 1 所示 [1]。这些受体具有不同的感受野（受体反应的身体区域的范围）和不同的适应率。一个快速适应（fast-adapting，FA）受体在第一次被施加刺激时就会立刻产生动作电位的爆发。相反，对于慢适应（slow-adapting，SA）受体来说，在刺激与其感受野接触的整个时期内它都是活跃的状态。对热刺激的反应被认为是由皮肤中单独的“热” 和“冷”的热受体群体介导的。此外，科学家还在体外和体内对人体皮肤样品进行了研究，发现不同受体对外界刺激的反应本质上是热电性和压电性的。

图 1. （a） 无毛皮肤切片，显示各种机械感受器的物理位置和分类；（b） 从指尖到大脑体感区的触觉信号传递；（c） 触觉信号从接触点传递到大脑过程中的功能事件，为了简单起见，信号流是单向的
从皮肤受到刺激的那一刻起直到产生感知，会发生各种复杂的机械、感知和认知现象。图 1 给出了一个事件序列示例。当皮肤与物体接触时，它会与物体表面保持一致，即保持相同的局部轮廓，从而将变形投射到大量的机械感受器（受体的一类）上。因此，每个机械感受器都能表征物体的一小部分，并将时空触觉信息编码为响应于刺激大于阈值时产生的动作电位电压脉冲的峰值。刺激的振幅随后被转换成一系列动作电位，这一步骤类似于用模数转换器将模拟信号数字化和编码过程。
时空限制和对机械刺激的敏感性直接影响人类的物体识别能力和方向敏感性等。皮肤感觉的模式感知能力受到其空间和时间敏感性的限制，因为它们在皮肤处理的早期阶段就通过时空过滤来量化信息的丢失或模糊程度。这种效应可以用来定义机器人触觉传感的 “串扰” 极限。