在哺乳動物中，觸覺模態比其他感官發育得早，但與視覺和聽覺對應的感官模態相比，它的研究較少。它不僅允許環境互動，而且還作為一種有效的防御機制。

圖 1：大鼠使用胡須通過觸摸與環境互動

觸摸在移動機器人導航中的作用還沒有被詳細探討。然而，觸摸似乎在移動機器人的避障和尋路方面發揮著重要作用。近端感應往往是大多數長距離傳感器的盲點，如照相機和激光雷達，觸摸傳感器可以作為一種補充方式。

總的來說，觸摸似乎是移動機器人導航的一種有前途的方式。然而，還需要更多的研究來充分了解觸摸在移動機器人導航中的作用。

觸摸在自然界中的作用

觸摸導航模式對許多生物體來說是最重要的。它在感知、探索和導航中發揮著重要作用。動物廣泛地使用這種導航方式來探索它們的周圍環境。嚙齒類動物、羽鰓類動物、貓、狗和魚使用這種模式的方式與人類不同。人類主要使用觸覺進行前肢操作，而哺乳動物，如大鼠和鼩鼱，由于其視覺系統不佳，通過振動尾巴機制，依靠觸覺進行探索和導航。這種振動器機制對短距離感應至關重要，它與視覺系統協同工作。

機器人的人工觸摸傳感器

人工觸摸傳感器的設計在過去四十年中不斷發展。然而，這些傳感器在移動機器人系統中的應用并不像照相機和激光雷達那樣廣泛。移動機器人通常采用這些長距離的傳感器，但短距離傳感受到的關注相對較少。

在設計用于移動機器人導航的人工觸摸傳感器時，我們通常從自然界中獲得靈感，即從生物晶須中獲得生物啟發的人工晶須。一個這樣的早期原型如下圖所示。

圖 2：Bioinspired 人工鼠須陣列原型 V1.0

然而，我們沒有理由將設計創新限制在100%準確地模仿生物晶須類觸摸傳感器。雖然一些研究人員正試圖完善晶須的漸變[1]，但我們目前正在研究抽象的數學模型，可以進一步激發整個觸摸傳感器陣列的靈感[2]。

為機器人設計觸摸傳感器所面臨的挑戰

在為移動機器人設計觸摸傳感器時，有許多挑戰。一個關鍵的挑戰是如何在重量、尺寸和功耗之間進行權衡。傳感器的功耗可能很大，這可能限制它們在移動機器人應用中的適用性。

另一個挑戰是如何在觸摸靈敏度和穩健性之間找到合適的平衡點。傳感器需要有足夠的靈敏度來檢測環境中的微小變化，但又要有足夠的堅固性來處理大多數移動機器人應用中的動態和惡劣條件。

未來的方向

有必要進行更系統的研究，以了解觸摸在移動機器人導航中的作用。目前的研究大多局限于面向靈巧操縱和抓取的具體應用和場景。我們需要了解將觸摸傳感器用于移動機器人導航的挑戰和限制。我們還需要為移動機器人開發更堅固、更省電的觸摸傳感器。

在后勤方面，限制觸摸傳感器使用的另一個因素是缺乏公開的現成的觸摸傳感器。世界上很少有研究小組正在努力實現他們自己的觸摸傳感器原型，不管是仿生的還是其他的，但所有這些設計都是封閉的，極難復制和改進。