觸覺(jué)傳感器背后 中國的彎道超車(chē)只能靠運氣？

　　給一個(gè)壓力，還一個(gè)電信號。觸覺(jué)傳感器的簡(jiǎn)單轉變就能讓真實(shí)世界以“二進(jìn)制”的方式傳給機器人。

　　“一點(diǎn)點(diǎn)壓力就能產(chǎn)生匹配的電流?！痹诩恿诵稳菰~后，這個(gè)轉變困難了一些，西北工業(yè)大學(xué)副教授楊鵬飛解釋?zhuān)`敏地捕捉到“一點(diǎn)點(diǎn)”的輸入，并給出嚴格匹配的輸出。

　　“需要穩定、精確的輸出，并且消除不同‘維’間的耦合干擾?！睎|南大學(xué)教授宋愛(ài)國的進(jìn)一步闡釋意味著(zhù)這種轉變難上加難。

　　這個(gè)信號轉變的穩定實(shí)現，讓巴掌大小的日本陣列式產(chǎn)品即便賣(mài)到10萬(wàn)元，也能在科研和產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)占盡先機?！翱窟M(jìn)口”是科技日報記者日前多方調查該產(chǎn)品消費者的一致答案。

行業(yè)內，工藝不過(guò)關(guān)

　　精確、穩定的嚴苛要求，攔住了我國大部分企業(yè)向觸覺(jué)傳感器邁進(jìn)的步伐，目前國內傳感器企業(yè)大多從事氣體、溫度等類(lèi)型傳感器的生產(chǎn)。在一個(gè)有著(zhù)100多家企業(yè)的行業(yè)中，幾乎沒(méi)有傳感器制造商進(jìn)行觸覺(jué)傳感器的生產(chǎn)。

　　“我們曾委托深圳的一家企業(yè)制作陣列式觸覺(jué)傳感器，但因為工藝不過(guò)關(guān)，產(chǎn)品的一致性比較差，傳感器陣列中點(diǎn)與點(diǎn)的性能無(wú)法做到一樣?！彼螑?ài)國的經(jīng)歷可能并不是個(gè)例。

　　“我們的大部分關(guān)鍵零部件都是國外進(jìn)口?！眹鴥饶持麢C器人制造企業(yè)負責人表示，包括觸覺(jué)傳感器、減速器在內的國內產(chǎn)品，在穩定性、一致性方面不太過(guò)關(guān)。

　　“傳感器用國外進(jìn)口的?！睏铢i飛所在的生命科學(xué)院，通過(guò)對骨骼等的研究進(jìn)行仿生機器的生產(chǎn)，以用于航天或工業(yè)輔助用途?！斑@些仿生機器會(huì )在很?chē)揽恋沫h(huán)境下工作，對零部件的要求很高?！?/p>

　　可見(jiàn)，對賣(mài)方而言，工藝門(mén)檻太高;對買(mǎi)方而言，國產(chǎn)貨沒(méi)有保障?！耙粋€(gè)向左、一個(gè)向右”的局面，形成了依賴(lài)進(jìn)口、內生乏力的惡性循環(huán)。

　　行業(yè)外，材料不夠純

　　除了生產(chǎn)工藝，材料純度也是從實(shí)驗室到工業(yè)生產(chǎn)的“扼咽之處”。

　　“導電橡膠、導電塑料、碳納米管、石墨烯等都是可用作觸覺(jué)傳感器的材料?！彼螑?ài)國說(shuō)，國內的材料質(zhì)量、生產(chǎn)水平并不穩定，“石墨烯的生產(chǎn)應該還可以，但是用石墨烯制作傳感器的技術(shù)還不成熟”。

　　為了獲得高品質(zhì)的材料，宋愛(ài)國實(shí)驗室會(huì )自己用導電膏制作符合標準的導電橡膠。導電橡膠通過(guò)將玻璃鍍銀、鋁鍍銀、銀等眾多導電顆粒均勻分布在硅橡膠中制成。擠壓可以讓導電顆粒相互連接，從而產(chǎn)生電流。分布越均勻，電流產(chǎn)生與壓力的關(guān)系越有規律。

　　技術(shù)復雜，另一道坎

　　日漸復雜的技術(shù)也讓國產(chǎn)產(chǎn)品落得越來(lái)越遠。

　　一片巴掌大小的日本陣列式傳感器售價(jià)10萬(wàn)元，并能保持嚴格的均一、穩定性。而國內產(chǎn)品多為一點(diǎn)式的，一般100元一個(gè)。

　　宋愛(ài)國介紹，日本陣列式傳感器能在10厘米×10厘米大小的基質(zhì)中分布100個(gè)敏感元件，由于襯底柔軟，對不同方向力的計算以及力之間耦合干擾的消除使得敏感元件越多、相互之間的距離越短，越難做到準確地輸出。日本在產(chǎn)業(yè)化方面較為領(lǐng)先，其他國家大多處于實(shí)驗室階段。

　　此外，每個(gè)敏感元件的受力維度也增加了技術(shù)的復雜性，施力有六個(gè)維度(X、Y、Z軸3個(gè)方向，以及對應的力矩方向)，維度之間的耦合干擾如何消除也是需要在基礎研究上發(fā)力的環(huán)節?！爸?zhù)名的波士頓動(dòng)力翻跟頭機器人用的僅是三維的觸覺(jué)傳感器?！彼螑?ài)國說(shuō)。

　　有布局，但轉化難推進(jìn)

　　我國在觸覺(jué)傳感器的一種——多維力傳感器的研究方面，很早就進(jìn)行了布局。宋愛(ài)國介紹，1987年?yáng)|南大學(xué)和中國科學(xué)院合肥機械智能研究所獲得863重點(diǎn)專(zhuān)項的支持，研制六維力傳感器?！办o態(tài)精度已經(jīng)達到誤差率僅為1%—2%，和世界先進(jìn)水平差不多?！彼螑?ài)國坦言，但是動(dòng)態(tài)精度還需進(jìn)一步攻關(guān)，動(dòng)態(tài)耦合誤差在5%—10%左右，“例如尚未達到有高速打磨任務(wù)的工業(yè)機器人的使用要求”。

　　但是，從成本上看，“目前的工業(yè)機器人平均造價(jià)是12萬(wàn)元左右，一個(gè)六維力傳感器成本就要3萬(wàn)余元，目前的國內工業(yè)機器人市場(chǎng)還不具備規?；a(chǎn)這一產(chǎn)品的條件?！彼螑?ài)國說(shuō)。相較而言，美國ATI工業(yè)自動(dòng)化公司的相關(guān)產(chǎn)品，成本已下降到每個(gè)2—3萬(wàn)元。

　　不可否認的是，在原創(chuàng )技術(shù)的追趕中，后來(lái)者必須繞過(guò)先行者的相關(guān)專(zhuān)利保護，除非找到明顯更優(yōu)解，否則很可能會(huì )因為繞過(guò)專(zhuān)利而提高技術(shù)達成的門(mén)檻，大多數時(shí)候，傳說(shuō)中的“變道超車(chē)”要靠運氣。