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(12)

其中，r=[x,y]表示从 A 的压力中心到 A 中每个元素的向量。本文工作涉及定向粘合剂，因此常数 c_a 表示粘合剂的首选加载方向与施加切向力的角度之间的函数：c_a(φ)。具体的，图 6 示出定向粘合剂的两种可能的设置方案。

图 6. 机器人从其重心处捡起物体的图画。底部：指尖覆盖 a）均匀对齐的直楔（θ=0°）和 b）楔体旋转 ±θ度的人字形图案所产生的力和扭矩。插图 c）显示了垫上壁虎材料的细节，以匹配 b）的人字形图案排列。
如果夹持器只需要在一个方向上施加切向力，例如在通过抓住物体的质心来提升物体时，使定向粘合剂与提升方向平行是最有效的方法。然而，操纵通常涉及到围绕多个轴旋转抓取的对象。此外，这些物体可能是不均匀的，或者可能无法沿着它们的中心线抓住它们。因此，如图 6 所示，单机械手的抓取尝试通常会引入与物体接触点有关的力矩。然而，当试图最小化抓取力时，有可能发生滑动。一个力矩在旋转中心周围形成一个圆形的剪切力模式，其中只有一小部分与粘合剂的最强方向对齐。
为了补偿上述效果，可以安排具有多个取向的小面积定向粘合剂。图 7 示出了几种不同模式的预期结果，假设粘合剂在φ=0 时具有最大强度，正交方向φ=±90° 处具有最小强度。图的色标与φ呈线性分布，φ被定义为粘合剂的首选方向与实际加载方向之间的夹角[见图 7（d）]。

图 7. 当产生纯逆时针扭矩（a-c）或纯向上切向力（b-d）时，直线（a-b）和定向（c-d）壁虎粘合剂设计的效率图比较。半透明箭头指示壁虎粘合剂的首选加载方向