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模拟触觉传感器是一种柔顺器件，其输出与局部受到的力成正比关系。如图所示，这种器件的基本结构包括一个弹簧和一个连接转轴的力杆。当横向力作用于弹簧时，会导致转轴按照比例旋转。转轴的转动角度可以通过电位计进行连续测量，或者使用码盘进行数字化测量。通过弹簧的弹性系数，可以计算出相应的力。

近年来，研究人员致力于开发触觉阵列，这种阵列能够提供比单一传感器更大的覆盖范围内的触觉信息。触觉阵列由多个传感器组成，安装在机械手的每个手指内侧。这些传感片通常是二值器件，其功能已经在相关章节中进行了描述。尽管触觉阵列可以由多个传感器组成，但最佳解决方案是采用电极阵列，电极与柔性导电材料（例如石墨基材料）保持电气接触。导电材料的电阻会随着压力的变化而变化。这种设备常被称为人造皮肤。当物体压在表面上时，会引起局部变形。通过检测连续的电阻变化，可以测量局部变形，电阻的变化很容易转换为电信号，其幅度与施加在材料表面某一点的力成正比。

图6.20展示了几种构成人造皮肤的基本方法。图6.20a所示的方案基于“窗口”概念，在公共底板和电极阵列之间夹着导电材料，电极阵列蚀刻在玻璃纤维印刷电路板上。每个电极是一个矩形区域，作为接触点。从公共底板流向每个电极的电流是导电材料所受压力的函数。

图6.20b所示的方法中，窄长的电极对和有源电路集成在同一基片上，导电材料位于基片上方。除了与电极相通的部分，其余部分都是绝缘的。通过测量导电材料受压引起的电阻变化，并由电极对之间的有源电路将其转换为电信号，可以实现压力测量。

图6.20c所示的方法采用纵横交错的细柔性电极列。导电材料位于交叉点之间，每个交叉点构成一个敏感点。通过激励一个电极阵列中的一个电极，然后测量流过另一个阵列单元的电流，可以检测导电材料受压引起的电阻变化。每个单元上的电流幅度与该单元和受激单元间材料所受的压力成正比。

最后，图6.20d所示的方案需要使用各向异性导电材料，这种材料具有单向导电特性。传感器由位于底板上的细线状电极阵列构成，导电材料位于该阵列上方，导电方向垂直于电极板，并用网格物将导电材料与电极分开，以防止在无外力作用时接触。随着力的增加，接触面积增大，电阻降低。与图6.20c所示方法类似，一个阵列被外部激励并测量另一个阵列产生的电流。需要注意的是，图6.20c和d所示的方法在检测复杂接触模式时可能会遇到“交叉感应”的问题，导致输出信号难以准确解释。解决这个问题的一种方法是在每个交叉点放置一个二极管，以消除其他路径的电流。另一种方法是将除被激励单元外的所有路径接地，逐个扫描接收阵列路径，可以大致“观察”到每个单元交叉点的作用。

此外，所讨论的各种触觉传感器主要涉及测量垂直于传感表面的外力。测量切向运动，以确定是否存在滑动，也是触觉传感器的重要应用之一。在本节结束之前，我们简要介绍了Bejczy [1980]提出的一种检测滑动方向和大小的方法。图6.21所示的装置包括一个表面有凹陷并可自由移动的小球，该小球使固定在导电盘轴上的细杆发生偏斜。在导电盘下均匀布置电触点，物体在球上滑动将导致球旋转，进而使细杆和圆盘以一定频率振动，频率与球的转速成正比。转动方向决定哪个触点与振动的圆盘接触，相应的电路产生脉冲，通过对信号的分析，可以确定滑动的平均方向。