制造六维力传感器,就像做一道需要同时精通物理、数学和工艺的“满汉全席”,难点一个接一个:
“骨架”设计要平衡:设计的“弹性体骨架”必须两头都过硬。太“软”了,容易变形损坏,反应也慢;太“硬”了,又会对微小的力“没感觉”,不够灵敏。同时,还要想办法从结构上减少“维间干扰”,让测力更精准。这需要大量的计算和反复试验。
“算账”算法要精准:物理结构没法完全消除的信号干扰,就需要靠算法来“算清楚”。算法的好坏,直接决定了最终测得的数据准不准。这就像一个复杂的方程式,需要不断优化求解方法。
“校准”过程极繁琐:一个传感器的测量准不准,需要进行大量的标定测试。如果每个力方向设9个测试点,六个方向组合起来,理论上的测试点多达53万个!这需要极其昂贵的专业设备和巨大的工作量。
“量产”一致性要稳定:把那么脆弱的“应变片”精确地贴在“骨架”的特定位置,全靠手工可不行,必须要有高精度的自动化设备,才能保证每个传感器性能都一样好。同时,还要解决温度变化对测量精度的影响等问题。
国内有哪些玩家?谁在领跑?
虽然国际巨头起步早,技术积累深厚,但目前国内也涌现出一批实力强劲的企业,正在高端市场奋力追赶。
1.
蓝点触控:成立于2019年的北京公司,专攻机器人力控技术。它的拳头产品就是人形机器人用的六维力传感器,所有核心部件都是自己研发的,实现了100%国产化。据业内报告,它在人形机器人这个细分赛道的市场份额高达70%,关节扭矩传感器更是超过95%,是智元、小米、优必选等国内知名机器人公司的核心供应商。它的技术优势在于精度高(能达到0.1%)、反应快(每秒上万次)、抗冲击能力强,非常适合机器人的手腕、脚踝等关键部位。
2.
坤维科技:2018年成立,核心团队来自中国航天科研机构,有着近20年的传感器研发经验。它在协作机器人(即和人一起工作的机器人)领域表现抢眼,国产六维力传感器的市场占有率超过80%。它的技术特点是采用了航天级的标定技术,能有效抑制信号干扰,传感器本身刚性足、灵敏度高、抗过载能力强,广泛应用于机器人精细操作等场景。
3.
力晟传感:(诺盛测控控股)专注多维力/扭矩传感器研发生产,作为《人形机器人多维力传感器检测规范》标准主要起草单位,以"精准感知,赋能智能"为使命,为工业自动化、机器人、医疗及航空航天领域提供高可靠性力控解决方案。采用高性能弹性体的迭代设计,通过精巧的结构实现高性能高结构强度,低串扰,同时具备过载能力的性能。力控算法,强调高效且高精度地解耦,将内部数百个敏感点的数据快速,高精度地解耦出六维力信息数据。