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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Taktile Sensoren sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 8 Hersteller von Taktile Sensoren und deren Firmenranking.
Taktile Sensoren sind Sensoren, die den menschlichen Tastsinn imitieren.
Als Sensor wird ein Gerät verwendet, das den Druck und die Vibration der Kontaktfläche in ein elektrisches Signal umwandelt, und es gibt verschiedene technologische Bemühungen, auch im Bereich der Sensorik, um die Funktionsweise dieses Sensors dem menschlichen Tastsinn nachzubilden. Darüber hinaus sind taktile Sensoren mit mehreren Informationen verknüpft, wie z. B. der Temperaturempfindlichkeit, und einige sind in der Lage, die Beschaffenheit empfindlicher Objekte zu beurteilen.
Der Tastsinn ist für die Entwicklung der Robotertechnik von entscheidender Bedeutung, nicht nur, um die Eigenschaften und die Beschaffenheit von Objekten zu bewerten, sondern auch, weil er bei grundlegenden menschlichen Bewegungen eine wichtige Rolle spielt, z. B. beim Greifen von Gegenständen mit angemessener Kraft und beim Schreiben mit einem Stift in der Hand.
Taktile Sensoren werden in der medizinischen Diagnostik und Robotik sowie in industriellen Anwendungen eingesetzt.
In letzter Zeit werden jedoch auch Anwendungen im Bereich der Spielräume und des Metaversums erwartet, wie sie durch die virtuelle Realität (VR), den Oberbegriff für die Haptik-Technologie, verkörpert werden.
Die Fähigkeit, die Härte eines Objekts zu bewerten, ermöglicht es, das Vorhandensein von Klumpen, die von Brust- und Prostatakrebs herrühren, mit hoher Empfindlichkeit zu erkennen, was zur Früherkennung von Krebs beiträgt. Sie kann auch zur quantitativen Bewertung von Dermatitis und Xeroderma eingesetzt werden, indem die aus der Oberflächenrauheit resultierende Rauheit bewertet wird.
In der Robotik liefert die Entwicklung von Sensoren zur Nachahmung von Fingern als Sensoren für Roboterhände Informationen zur Einstellung der Griffstärke.
In der Industrie kann die Überwachung der Beschaffenheit von Produkten für die Qualitätskontrolle nützlich sein.
In der Welt der virtuellen Realität (VR) wurden bereits 3D-Brillen auf den Markt gebracht, und es wird an Anwendungen gearbeitet, die eine realistischere Welt in VR wiedergeben, indem Anzüge und Handschuhe an dieser VR angebracht und mit taktilen Sensoren ausgestattet werden.
Taktile Sensoren nutzen verschiedene physikalische Phänomene, um Kontaktkräfte auf Objekte in elektrische Größen umzuwandeln, und bestehen hauptsächlich aus Umwandlungsgeräten (Sensoren: Elemente). Diese elektrischen Signale werden über signal- und informationsverarbeitende Schaltungen ausgewertet. Grundsätzlich können bei diesen Sensoren verschiedene Erfassungsmodalitäten eingesetzt werden.
Eine Methode besteht beispielsweise darin, die elektrostatische Kapazität zu erfassen, die sich durch die Ausübung von Druck in einem leitenden, zwischen zwei Schichten liegenden Raum ändert. Je nach Anwendung werden in vielen Fällen piezoelektrische Keramikelemente (PZT: Bleizirkonattitanat) als Sensorelemente eingesetzt. Piezokeramische Elemente, die auch als piezoelektrische Elemente bezeichnet werden, erzeugen eine Spannungsänderung, wenn Druck ausgeübt wird. Dies wird als piezoelektrischer Effekt bezeichnet.
Die Anordnung der Ionen im Festkörperkristall eines piezoelektrischen Elements wird durch die Ausübung von Druck verändert, was zu einem Phänomen führt, das als elektrische Polarisation bezeichnet wird, bei der ein Ende des Kristalls mit positiver Elektrizität und das andere mit negativer Elektrizität geladen wird. Druck- und Schwingungsfrequenzinformationen werden vom piezoelektrischen Element in elektrische Signale umgewandelt, die dann über die entsprechenden analogen und digitalen Verarbeitungsschaltungen mit ASICs und anderen Geräten in taktile Informationen umgewandelt werden können.
Darüber hinaus kann als optisches Prinzip die Kontaktposition eines Objekts auf der Sensoroberfläche erfasst werden, indem Änderungen des gestreuten Lichts im Lichtwellenleiter innerhalb des Sensors detektiert werden.
Die Größe des Marktes für taktile Sensoren wird voraussichtlich 16.083,8 Mio. USD bis 2025 erreichen, von 8.204,9 Mio. USD im Jahr 2019. (Referenz: Markt für taktile Sensoren (2020-2025))
Taktile Sensoren sind ein Schlüsselelement zur Unterstützung der Entwicklung von Robotern, die mit Menschen zusammenarbeiten können. So wird beispielsweise am MIT in den USA ein Roboter namens RoCycle entwickelt, bei dem taktile Sensoren zur Materialerkennung in die Roboterhand integriert werden, damit er Papier, Kunststoff und Metall erkennen und sortieren kann.
An der Technischen Universität Pohang in Südkorea wird ein Sensor für menschliche Fingerabdrücke entwickelt, der mit Hilfe von Nanofedern und anderen Materialien kleinste Druck- und Vibrationsbewegungen wahrnimmt. Als Ergebnis der Entwicklung wurden die vom Taktilen Sensoren gewonnenen Informationen mit Hilfe von maschinellem Lernen analysiert, und es wurde bekannt gegeben, dass acht Arten von Fasern mit einer Genauigkeit von 99,8 % unterschieden werden können. Da sich die Genauigkeit der taktilen Sensoren verbessert, ist mit einer steigenden Nachfrage zu rechnen, insbesondere in der Robotikindustrie.
MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sind Geräte, in denen Sensoren, elektronische Schaltkreise usw. auf einem Substrat mit Hilfe der Mikrofabrikationstechnologie integriert sind.
In den letzten Jahren haben ultra-empfindliche taktile Sensoren, die MEMS-Technologie verwenden, Aufmerksamkeit erregt.
Nicht nur in der Welt der VR, sondern auch in verschiedenen bekannten Bereichen hält die Haptik Einzug. Beispiele hierfür sind Home-Buttons auf Smartphone-Bildschirmen, Navigationssysteme auf den Armaturenbrettern von Elektrofahrzeugen, Stifte für die elektronische Authentifizierung und PC-Tastaturen.
In diesen Bereichen ist es für die Haptik entscheidend, wie kompakte, leichte, dünne und realistische taktile Sensoren realisiert werden können. Die Hersteller arbeiten daher intensiv an der Entwicklung modernster MEMS-Technologie, piezoelektrischer Bauteile und Anwendungssoftware.
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Rangliste in Deutschland
Ableitungsmethode| Rang | Unternehmen | Aktie lecken |
|---|---|---|
| 1 | dim DIENSTE INDUSTRIELLE MESSTECHNIK GMBH | 29.3% |
| 2 | Quality Analysis GmbH | 13.8% |
| 3 | Werth Messtechnik GmbH | 13.8% |
| 4 | WENZEL Group GmbH & Co. KG | 12.1% |
| 5 | Visevi Robotics GmbH | 8.6% |
| 6 | Carl Zeiss AG | 8.6% |
| 7 | CARL CLOOS SCHWEISSTECHNIK GMBH | 6.9% |
| 8 | Schweisstechnik Schwalbach GmbH | 6.9% |
Ableitungsmethode
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