接触觉传感器是一种用以判断机器人（主要指机器人四肢）是否接触到外界物体或测量被接触物体特征的传感器，主要有微动开关、导电橡胶、含碳海绵、碳素纤维、气动复位式装置等类型，下面分别予以介绍[88]。
（1）微动开关式接触觉传感器。
该类型传感器（见图3-14）主要由弹簧和触头构成。触头接触外界物体后离开基板，使得信号通路断开，从而测到与外界物体的接触[89]。这种常闭式（未接触时一直接通）的微动开关其优点是结构简单、使用方便，缺点是易产生机械振荡和触头易发生氧化。
（2）导电橡胶式接触觉传感器。
该类型传感器（见图3-15）以导电橡胶为敏感元件。当触头接触外界物体受压后，压迫导电橡胶，使其电阻发生改变，从而使流经导电橡胶的电流发生变化[90]。这种传感器的优点是具有柔性，缺点是由于导电橡胶的材料配方存在差异，出现的漂移和滞后特性往往并不一致。
图3-14 微动开关式接触觉传感器
图3-15 导电橡胶式接触觉传感器
（3）含碳海绵式接触觉传感器。
该类型传感器（见图3-16）在基板上装有海绵构成的弹性体，在海绵中按阵列布以含碳海绵[91]。当其接触物体受压后，含碳海绵的电阻减小，使流经含碳海绵的电流发生变化，测量该电流的大小，便可确定受压程度。这种传感器也可用作压觉传感器。优点是结构简单、弹性良好、使用方便。缺点是碳素分布的均匀性直接影响测量结果和受压后的恢复能力较差。
（4）碳素纤维式接触觉传感器。
该类型传感器以碳素纤维为上表层，下表层为基板，中间装以氨基甲酸酯和金属电极。接触外界物体时，碳素纤维受压与电极接触导电，于是可以判定发生接触。该传感器的优点是柔性好，可装于机械手臂曲面处，使用方便。缺点是滞后较大。
（5）气动复位式接触觉传感器。
该类型传感器（见图3-17）具有柔性绝缘表面，受压时变形，脱离接触时则由压缩空气作为复位的动力。与外界物体接触时其内部的弹性圆泡（铍铜箔）与下部触点接触而导电，由此判定发生接触。该传感器的优点是柔性好、可靠性高。缺点是需要压缩空气源，使用时稍嫌复杂。
图3-16 含碳海绵式接触觉传感器的基本结构
图3-17 气动复位式接触觉传感器(www.xing528.com)
2.力-力矩觉传感器
力-力矩觉传感器是用于测量机器人自身或与外界相互作用而产生的力或力矩的传感器[92]。它通常装在机器人各关节处。众所周知，在笛卡儿坐标系中，刚体在空间的运动可用表示刚体质心位置的三个直角坐标和分别绕三个直角坐标轴旋转的角度坐标来描述。人们可以用一些不同结构的弹性敏感元件来感受机器人关节在6个自由度上所受的力或力矩，再由粘贴其上的应变片（见半导体应变计、电阻应变计）将力或力矩的各个分量转换为相应的电信号。常用的弹性敏感元件其结构形式有十字交叉式、三根竖立弹性梁式和八根弹性梁横竖混合式等等。图3-18所示为三根竖立弹性梁6自由度力觉传感器的结构简图。由图可见，在三根竖立梁的内侧均粘贴着张力测量应变片，在外侧则都粘贴着剪切力测量应变片，这些测量应变片能够准确测量出对应的张力和剪切力变化情况，从而构成6个自由度上的力和力矩分量输出。
3.压觉传感器
压觉传感器是测量机器人在接触外界物体时所受压力和压力分布的传感器。它有助于机器人对接触对象的几何形状和材质硬度进行识别。压觉传感器的敏感元件可由各类压敏材料制成，常用的有压敏导电橡胶、由碳纤维烧结而成的丝状碳素纤维片和绳状导电橡胶的排列面等。图3-19显示的是一种以压敏导电橡胶为基本材料所构成的压觉传感器。由图可见，在导电橡胶上面附有柔性保护层，下部装有玻璃纤维保护环和金属电极。在外部压力作用下，导电橡胶的电阻发生变化，使基底电极电流产生相应变化，从而检测出与压力成一定关系的电信号及压力分布情况。通过改变导电橡胶的渗入成分可控制电阻的大小。例如渗入石墨可加大导电橡胶的电阻，而渗碳或渗镍则可减小导电橡胶的电阻。通过合理选材和精密加工，即可制成高密度分布式压觉传感器。这种传感器可以测量细微的压力分布及其变化，堪称优良的“人工皮肤”。
图3-18 竖梁式6自由度力觉传感器结构图
图3-19 高密度分布式压觉传感器工作原理图
4.滑觉传感器
滑觉传感器可用于判断和测量机器人抓握或搬运物体时物体产生的滑移现象。它实际上是一种位移传感器。按有无滑动方向检测功能，该传感器可分为无方向性、单方向性和全方向性三类，下面予以分别介绍。
（1）无方向性滑觉传感器。
该类型传感器主要为探针耳机式，主要由蓝宝石探针、金属缓冲器、压电罗谢尔盐晶体和橡胶缓冲器组成[93]。当滑动产生时探针产生振动，由罗谢尔盐晶体将其转换为相应的电信号。缓冲器的作用是减小噪声的干扰。
图3-20 球式滑觉传感器工作原理
（2）单方向性滑觉传感器。
该类型传感器主要为滚筒光电式。工作时，被抓物体的滑移会使滚筒转动，导致光敏二极管接收到透过码盘（装在滚筒的圆面上）射入的光信号，通过滚筒的转角信号（对应着射入的光信号）而测出物体的滑动。
（3）全方向性滑觉传感器。
该类型传感器采用了表面包有绝缘材料并构成经纬分布的导电与不导电区的金属球（见图3-20）。
当传感器接触物体并产生滑动时，这个金属球就会发生转动，使球面上的导电与不导电区交替接触电极，从而产生通断信号，通过对通断信号的计数和判断即可测出滑移的大小和方向。
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