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(3)

人类善于通过触摸来识别普通物体，而物体的材料属性、形状等线索识别的结果都是至关重要的。皮肤、动觉都有助于感知这些线索。不过，人类的触觉感知更适合于感知物体的物质属性，而不是感知物体的形状，特别是在当物体较大、超过了手指接触区域大小（7-12 mm）的情况下。不过，对手指接触区域内的物体进行形状（Shape）检测是机械感受器的一项重要功能。
此外，粗糙平滑（roughness-smoothness）是另一个重要的感知维度。神经生理学研究表明，触觉粗糙度知觉是由 SA 传入神经放电的空间变化准确预测的，因此，它是多种触觉要素的函数。
对物体滑脱（Slip）的检测可以看作是皮肤受体对运动的编码。表面和皮肤之间的滑动或相对运动对于感知粗糙度、硬度和形状非常重要。滑脱作为一种误差信号，在人的握力控制中起着重要作用。物体接触表面的触觉反馈会影响对支撑物体的力的感知。除了大小之外，力的方向对于处理形状不规则的物体同时保持所需的方向也是至关重要的。在运动控制中，触觉信息在控制伸手抓握动作的执行中起着重要作用。准确地抓住一个物体不仅需要精确地控制手指肌肉的活动强度，而且还需要精确地控制其在不同抓取阶段的时间进程或持续时间。缺乏触觉感知会延长抓握的手指张开阶段的持续时间，从而削弱抓握的控制。最后，人类通过皮肤这种介质将接触压痕转化为应力 / 应变。人体皮肤具有多层性、非线性、非均匀性和粘弹性，它是一个由肌肉和脂肪组成的可变形系统支撑的复杂结构。
不同的皮肤层有不同的刚度。有了这些特性，皮肤力学就在触觉感知中发挥重要作用。
但是，需要指出的是，人是一个完整的、多层次的、综合的系统，“触觉”并不是孤立的。人类感知一个刺激物依赖的是多个感官信息的集合，如触觉、视觉、听觉等。有时，不同感觉方式的输入效果是相互矛盾的，此时，人需要判断这些不同的感觉方式所输入的信号的关系和正确性。而在更多其它的时候，人类的感知是由不同感官输入信号的综合体。即便仅涉及一个单一的输入模态，人类对一个物体的感知也可能是由于它的子模态的综合作用所得到的。多个来源的感官信息的组合与整合能力是实现稳健的人类感知的关键，因为它最大限度地利用了来自不同感官模式的信息，从而提高了感官估计的可靠性。
二、机器人「触觉传感」
对应于人的触觉，机器人的触觉传感（Tactile Sensing）系统就是一种可以通过接触来测量物体给定属性的装置或系统。一般来说，机器人的触觉感知与在预定区域内的力的测量有关。为了改进机器人的应用效果，也应当为机器人配备先进的触觉感知系统，以使其能够感知周围环境，远离潜在的破坏性影响，并为后续任务（如手部操作）提供有效信息。