触觉传感器或成为国产机器人发展掣肘

目前,研制出满足要求的触觉传感器是机器人发展中的技术关键之一,我国已经提出了多种多样的触觉传感器研制方案,但目前大都属于实验室阶段,达到产品化的不多。就现阶段而言,我国的触觉传感器很多都是依靠国外进口。

  在机器人感知能力的技术研究中,触觉传感器必不可少,它是机器人感知外部环境的重要媒介,对机器人正确地操作目标物体极其重要。

  触觉传感器能准确地感知外部环境,需要给出机器人严格匹配且稳定、精确的输出,并且消除不同‘维’间的耦合干扰,实现机器人对目标物体的各种精准操作。



资料图 机器人是否能对水杯进行精准操作,与触觉传感器对水杯的具体信息进行稳定与精确的输出有关


  目前,研制出满足要求的触觉传感器是机器人发展中的技术关键之一,我国已经提出了多种多样的触觉传感器研制方案,但目前大都属于实验室阶段,达到产品化的不多。就现阶段而言,我国的触觉传感器很多都是依靠国外进口。

  为什么我国触觉传感器总依赖进口?

  触觉传感器精确、稳定的严苛要求,拦住了我国大部分企业向触觉传感器迈进的步伐。目前国内传感器企业大多从事气体、温度等类型传感器的生产,在一个有着100多家企业的行业中,几乎没有传感器制造商进行触觉传感器的生产。

  工艺门槛太高;产品的一致性、稳定性没有保障;材料纯度不够;传感器阵列中点与点的性能无法做到同步等因素是阻碍我国大部分企业涉足触觉传感器的主要原因,这也导致我国形成了依赖进口、内生乏力的恶性循环。



资料图 机器人在执行复杂步骤过程中,需要复杂的技术支撑


  摆在我国面前的另外一道坎,就是日渐复杂的技术让我国触觉传感器产品落得越来越远。比如,一片巴掌大小的日本阵列式传感器售价10万元,并能保持严格的均一、稳定性;而国内产品多为一点式的,一般100元一个。

  据介绍,日本阵列式传感器能在10厘米×10厘米大小的基质中分布100个敏感元件,由于衬底柔软,对不同方向力的计算以及力之间耦合干扰的消除使得敏感元件越多、相互之间的距离越短,越难做到准确地输出。日本在产业化方面较为领先,其他国家大多处于实验室阶段。

  此外,每个敏感元件的受力维度也增加了技术的复杂性,施力有六个维度(X、Y、Z轴3个方向,以及对应的力矩方向),维度之间的耦合干扰如何消除也是需要在基础研究上发力的环节。

  虽然我国在触觉传感器的一种——多维力传感器的研究方面,很早就进行了布局。如1987年我国研制的六维力传感器,静态精度已经达到误差率仅为1%—2%,和世界先进水平差不多。但是动态精度还需进一步攻关,动态耦合误差在5%—10%左右,尚未达到有高速打磨任务的工业机器人的使用要求。因此我国虽有布局,但转化难以推进,原创技术的追赶已是困难重重,绕过先行者的相关专利保护或许才是寻找更优解的好出路。

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