铁传感器 一种用于物体表面纹理识别与重建的铁镓合金触须传感器阵列

一种用于物体表面纹理识别与重建的铁镓合金触须传感器阵列

纹理信息的识别与重建对于特殊人群感知环境、与外界交互以及工作在非结构化环境中的机器人感知物体表面特征、调整操作策略均具有重要意义。触须传感器作为触觉传感器的一种，是高精度感知物体纹理的有效器件，其不受环境光与非结构化环境的影响，通过与物体直接接触可以实现物体表面纹理信息的采集。为此，河北工业大学新型磁性材料与智能器件研究团队采用新型磁致伸缩材料铁镓合金（Galfenol）设计了一种触须传感器单元与阵列，利用静态和动态性能测试系统分析了传感器阵列的输出特性，将其装载于机械手应用于物体表面纹理识别与重建。

研究背景

目前，越来越多的工作需要机器人来完成，类似于人类的感觉输入必不可少。触须是存在于某些哺乳动物身上的触觉感知毛发，在夜间或狭窄环境中补充皮肤的功能，进行外界环境感知。受动物触须结构启发，研究人员开始了对触须传感器的研究探索。

图1

论文所解决的问题及意义

触觉传感器可以弥补视觉传感器的不足，不受环境光与非结构化环境的影响，通过与物体直接接触可以实现对物体表面触觉信息的感知，快速获得接触位置、接触力大小、物体形状、纹理、温度等信息，对机器人完善人机交互、实现精准操作具有重要意义。

论文方法及创新点

1、触须传感器单元设计与输出电压模型

受动物触须传感机制启发，结合铁镓合金丝对高度方向上触觉信息的优良感知能力，确定了传感器单元偏置磁场大小、长度、倾斜角度等，将传感器单元集成为4×2阵列，建立了传感器单元输出电压模型。

图2

2、触须传感器阵列性能测试

搭建了静态性能测试系统，确定单元的纹理高度测量范围为0.01-1.6mm，灵敏度为243.3mV/mm。

图3

搭建了动态性能测试系统。测试了不同频率动态力下传感器单元的响应。利用6Hz的方波力表征重复性、响应与恢复时间分别为26ms和25ms。50次循环测试中电压波形具有一致性。

图4

3、纹理识别与重建

传感器单元以6.5mm/s的速度滑过样品时，输出电压波形呈现与样品纹理相对应的形状，通过输出电压波形可以对样品表面纹理进行识别。

图5

测试了采用“工”字形样品，使装载有阵列的机械手平行滑过样品表面，输出电压和重建结果如图所示，利用传感器阵列可进行纹理三维重建。

图6

结论

受动物触须传感机制的启发，设计并制作了用于纹理识别与重建的触须传感器单元与阵列，建立了传感器单元输出电压模型。将传感器单元与阵列分别装载在机械手上进行样品表面滑动实验，利用采集的输出电压识别与重建了样品表面纹理。设计的触须传感器单元和阵列对指导机械手调整操作策略、完善人机交互过程等具有重要意义。

团队介绍

河北工业大学新型磁性材料与智能器件研究室隶属于省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室。研究室自2000年以来一直从事新型磁材料与智能器件的研究，是国内最早研究新型磁材料与器件的单位之一。获2019年度河北省自然科学二等奖。团队获第七届中国国际“互联网＋”大学生创新创业大赛银奖，获第十七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛国家二等奖。

翁玲，河北工业大学电气工程学院教授，博士生导师，中国自动化学会智能自动化专委会委员，研究方向为磁性材料与智能器件、触觉传感技术和视触融合。

王博文，河北工业大学电气工程学院教授，中国物理学会相图专业委员会委员，中国科学院国际材料物理中心成员，国家863课题评审专家，国家留学基金评审专家。

黄文美，河北工业大学电气工程学院教授，博士生导师，中国电力教育协会电气工程学科教学委员会委员，研究方向为磁致伸缩材料与超声换能器。

李明明，河北工业大学电气工程学院副教授，博士生导师，主要研究方向为磁致伸缩材料制备、磁致伸缩液位传感器和触觉传感器。

本工作成果发表在2024年第4期《电工技术学报》，论文标题为“用于纹理识别与重建的铁镓合金触须传感器阵列”。本课题得到国家自然科学基金、中央引导地方科技发展资金、河北省自然科学基金和河北省高等学校科学研究资助项目的支持。

最近大火的人在传感器哪个好用---一次买3种来对比下

本内容来源于@什么值得买APP，观点仅代表作者本人 ｜作者：PEKO哑虎呸呸

新家入住也一个多月了，在前期做方案的时候就准备了家里灯的全屋智能化。用的方案是Aqara的零火开关。这个方案比较便宜，稳定性也是不错的，最主要的是兼容性比较好，可以接入米家+HA+HK。

像厨房，卫生间这样开灯比较频繁的位置，都可以通过人体传感器来实现自动开关灯。但是这个传统的人体传感器有两个很大的问题。1.对静止的人体感应是有问题的，比如坐马桶上或者洗澡的时候，会熄灯。2.传感器的轮询时间比较久，默认是1分钟感应一次，这样就不能设置成人离开马上关灯，因为这样设置马上再进去的时候就不会开灯了。

不久前看到了大佬的文章，才知道现在还有这么个好东西。24G雷达传感器。本来是想自己DIY的，后来核算了下，自己DIY也要70-80块钱，还不如去买别人做好的。

在网上找了下，最后选定了这个传感器。

首先这个是zigbee的，我个人更喜欢zigbee的设备，可以脱网（互联网）使用，然后也是米家APP的，最后这个家的送充电头。因为这个24G雷达模块是5v 500ma的供电，这种充电器现在还真不好找。

这个外壳是个工模产品，如果自己DIY也可以去购买这个外壳。

这个传感器反面是螺丝的，可以直接下螺丝打开。

拆开看看，这个的完成度还挺高的，卖家还专门做了电路板，然后用的是小米门磁的zigbee芯片，配合海凌科的LD2410B雷达模块，也有复位键和指示灯。99块的价格当时还是比较香的。

这个传感器我先买了一个，装在次卫，后来用着觉得不错，就又买了一个放在厨房。差不多用了一个多月，位置也是调整了好多次，目前也算是稳定了。位置放在图上所标识的位置。厨房这个位置比较好，在走道路过的时候不会开灯。这个次卫的传感器，就有点影响，有时候人走过也会亮灯。

虽然这个LD2410B雷达传感器是可以手机蓝牙连接调节的，但是我试着调节了一下，实在是搞不懂这些参数的意思。也建议如果用这个改的传感器，默认设置就好，不要调整了。

11月18号，看到有人说子擎的人在传感器可以在小程序购买了，就去下了一单。然后没过多久，领普也推出了人在传感器。我这个是12月10号下的单。最后领普的还先到15号就收到了。子擎的22号才收到，中间还提示几次，无法配送，可以继续等待或者退货。价格方面子擎是149，领普是99.

先到先开箱吧。这个领普的包装做的比较简单，一个纸附件固定传感器，配了一根数据线。没有配充电器。

子擎的包装比领普的做的好一些，是个硬壳盒子。里面固定件也是塑料的。但是没有数据线和充电头，这个就太无语了。比较特殊的是子擎的有个开孔辅助贴，可以用来吸顶安装的时候定位用。

领普的人在传感器是带一个支架的，这个支架是铁的。可以直接吸附在传感器背面。支架的底部带一个双面胶，可以贴到合适的位置。

这个背面带磁性的设计很好，可以直接吸在洗衣机等电器外壳上。支架可以调整角度也比较方便调整到合适位置。背面的标贴显示输入电源是5v 1A的

子擎的是没有支架的，和领普最大的不同是正面多一个红外感应器。背面的标贴显示输入电源是5v 0.1A的，这个就很奇怪了，这种充电器去哪找。

包装里是配了两个双面胶。不过我个人的建议是不要马上就用这个胶贴。先用一般的双面胶或者蓝丁胶，试试不同的位置，等找到适合自己家里实际使用情况的位置再贴。根据我之前使用淘宝款的情况，这个位置差不多得1周的时间才能找到比较合适的。

领普的比子擎的小一点，但是厚度厚一点。

子擎的电源接口在背面的中间，这个设计比较好，特别是吸顶安装的时候，可以完全的把电源线隐藏起来。

3种传感器放在一起比较下。可以看到领普的是电源线接口最凸出的。本来是想放在这个位置做对比测试的，后来发现它们放一起会有点干扰。所以我现在把子擎和领普分别放到主卫和次卫去了。后期有精力可能会把子擎装回厨房，因为厨房顶上当时是预留了一根备用电源线的，可以吸顶安装。

我也把领普的和子擎的都拆开了，看看芯片主板等。领普的比较好拆，这个底部的胶垫可以揭下来，就可以取下4个螺丝，就能打开外壳了。

拆下电路板可以看到，领普用的也是海凌科的LD2410B雷达模块，但是把芯片标识都打磨了。通讯模块是小米的蓝牙模块MHCB05P-B。

子擎的拆卸比较麻烦，首先是塑料比较软，和小米那个洗手机是一样的材质，一磕就是一个印子。其次这个没有螺丝，是卡扣的。还好我有个拆电动牙刷的撬片，可以插进去一点点撬开。

雷达模块应该是LD1125H，这个比LD2410B要贵不少钱。通讯模块是小米的蓝牙模块MHCB09P-B。子擎的还多一个红外传感器，也就是人体传感器，这样子擎的自动化条件里还有有人进入这个感应选项。

这3款人在传感的硬件就介绍完了，按价格来看，领普的人在传感器99元，性价比还是比较高的。自带支架和磁性，安装起来更方便。子擎的149的价格有点高了，虽然它多了一个红外模块，24G雷达传感器也更好一些，但是这个在使用起来其实区别不大。所以性价比上，我非常推荐领普的这个人在传感器，这个99的价格真的很给力，要是早点出，我就不用买淘宝版的了。

实际使用也来对比看看，淘宝版的传感器是用小米门窗传感器改装的。所以智能触发条件也就只有门窗传感器自带的3种触发条件。感应有人就是打开，没有人就是关闭 实际使用上来看，也影响不大，对我来说，我只需要它判断有没有人，能自动开灯，人离开后自动关灯就可以了。目前因为厨房的纵深还比较长，也试了很久，那个安装的位置也比较合适了。也不会门口走过就亮灯了。

领普和子擎都是蓝牙mesh的设备，正好我目前使用的是小米多模网关2，自带蓝牙网关功能。添加设备也非常方便。蓝牙设备都是默认就可以发现的，直接点击添加就可以了。

领普的我现在放到主卫去了，作为主卫的自动开关灯的感应器。领普的可以感应人在和光照，厨房条件比淘宝版的要丰富的多，有8个触发条件可以设置给不同场景的需求。还是比较丰富的。

也可以在高级设置里调节这个感应距离，这样就不会在门口路过也会感应开灯了。无人判断时间也是比较有用的功能，这样可以延时关灯，避免短时间重复进入房间，开关灯频繁的问题。这个也是淘宝版做不到的，虽然米家有个延时条件，但是那个设置了并不好用。

子擎的添加设备也是一样的非常方便。

子擎的功能更多，因为多一个红外传器，所以在人在感应方面还可以感应有人进入等细微的区别。触发条件也更多，有14个条件，可以做更丰富的自动化功能。

子擎也可以在APP直接调节感应距离，无人判定时间，还有个只侦测生物动作的功能，可以排除排风扇这样的干扰。还有一个特别的是子擎有个设置向导，可以根据安装位置自动设定。

现在我又把领普的传感器移到次卫去了，因为背面有磁吸，可以直接吸在洗衣机上，线也可以隐藏的比较好。最主要的是这个位置离门最远，这样可以避免在门口路过的时候开灯。

然后我的子擎传感器貌似已经坏了，现在雷达模块没有作用了，不知道是我拆卸的时候坏了，还是使用的时候坏了。也是昨天和主卫的传感器换位置的时候出现的问题。目前还没有联系上子擎的客服，不知道能不能保修。

这次两个新推出的人在传感器就评测完毕了。先说下我个人的使用感受吧。我个人觉得领普是目前的性价比最高的人在传感器。首先价格99块钱，已经和淘宝用门窗传感器改装的一样的价格了。却有更丰富的触发条件，也可以直接在APP调节感应距离等参数，非常方便。而且带磁性的背板和附送一个支架，让安装更方便，安装的范围更广。个人目前使用下来，子擎的并不太实用，虽然子擎的24g雷达模块更好，但是对于卫生间开灯这样的场景来说，其实并没有太大用处，而且子擎的设置条件太多了，看起来是更方便些，但是实际使用下来也就是变量太多了，很难找到一个非常合适的位置和参数。可能装顶部，配合角度会比较好用一点。子擎的价格也比较高149，没有支架，没有数据线，没有电源。5V 0.1A的电源也不知道是个什么鬼。如果装顶上去，可能还要投入50多块钱。至于淘宝版的那个，我觉得用起来还是比较好的，也很方便，质量也还比较稳定，价格如果降到50-60元，那就更完美了，毕竟一个人体传感器也得40左右。希望这次的评测，能对大家选择人在传感器的时候有点参考意义，我个人比较推荐领普的这个传感器。

作者声明本文无利益相关，欢迎值友理性交流，和谐讨论～

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