從六維力傳感器的“觸覺”感知，看國產(chǎn)工業(yè)傳感技術(shù)創(chuàng)新

導(dǎo)讀：國家“十四五規(guī)劃”中明確提出“研制三維視覺傳感器、六維力傳感器和關(guān)節(jié)力矩傳感器等力覺傳感器、大市場單線和多線激光雷達(dá)、智能聽覺傳感器以及高精度編碼器等產(chǎn)品，滿足機(jī)器人智能化發(fā)展需求”。

疫情持續(xù)影響，核酸檢測轉(zhuǎn)為常態(tài)化，由此帶來了核酸采樣員的用工的巨大缺口，值此背景下，核酸采樣機(jī)器人“橫空出世”。

核酸采樣機(jī)器人通過前沿機(jī)器視覺與精密力控技術(shù)的高效聯(lián)合實(shí)現(xiàn)采樣運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃和采樣力度的控制，完成自動(dòng)化采樣作業(yè)，相對(duì)人工操作具有穩(wěn)定性更高、持續(xù)性更好和環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)等特點(diǎn)，可有效替代人工。

核酸采樣機(jī)器人的“感知能力”

核酸采樣機(jī)器人配備了視覺引導(dǎo)系統(tǒng)，通過特定算法識(shí)別人體面部特征和口腔內(nèi)的扁桃體，這樣就可以以“視覺感知”控制機(jī)械臂抓取拭子，并將拭子放入咽喉對(duì)應(yīng)部位完成采集工作，再將樣本回收。

機(jī)器是遵循指令設(shè)定完成工作的，只用視覺引導(dǎo)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)楸ＷC采樣的安全性是至關(guān)重要的，所以采樣過程中力度的把握極為關(guān)鍵。如果力過大會(huì)對(duì)人體造成刺激或傷害，力太小則導(dǎo)致采集不合格，這就要求機(jī)械臂擁有觸覺的感知功能，將機(jī)械臂的力量控制在安全閾值內(nèi)。此外要收集足夠的樣本，采樣時(shí)一般會(huì)反復(fù)旋轉(zhuǎn)讓拭子接觸咽喉的不同部位，這就涉及了多個(gè)方向力的感知，核酸檢測機(jī)器人部署六維力測量系統(tǒng)可獲取“多方向力感知”，能有效控制拭子輕柔地接觸咽喉，避免人體損傷。

六維力傳感器賦予機(jī)器精密“觸覺”

力覺維度越高，其技術(shù)研發(fā)難度越高，對(duì)應(yīng)的使用要求也更加嚴(yán)格。六維力傳感器，顧名思義就是精確測量六個(gè)維度的力（Fz,Fx,Fy）、（Mz,Mx,My），是目前維度最高的力覺傳感器，可以反饋全面的力覺信息，應(yīng)用于機(jī)器人智能裝配中，解決碰撞檢測、柔性拖動(dòng)力控問題，以此保持設(shè)備的穩(wěn)定位置或高度重復(fù)軌跡應(yīng)用。

例如在某個(gè)精密零件的裝配車間，機(jī)器人長時(shí)間連續(xù)的工作容易引發(fā)故障，造成設(shè)備和產(chǎn)品的損傷，因此機(jī)器人的穩(wěn)定性、抓取精確度和實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋尤為重要，需要部署六維力傳感器增強(qiáng)關(guān)節(jié)的柔性。此外要避免高負(fù)荷或高節(jié)拍下機(jī)器測量不準(zhǔn)或者工作過載的問題，還需要傳感器同時(shí)解決溫漂、蠕變、串?dāng)_和結(jié)構(gòu)等問題，全方位的提升產(chǎn)品應(yīng)用性能。

就比如“串?dāng)_”這個(gè)指標(biāo)，他能反應(yīng)六維力測量誤差水平，市場上比較常見的品牌標(biāo)準(zhǔn)值基本居于2~5%FS，達(dá)到1%FS已然為優(yōu)秀水準(zhǔn)，而海伯森HPS-CF025的軸間串?dāng)_可做到＜1%FS，可應(yīng)用于精度要求高、量程要求低的場合，比如醫(yī)療領(lǐng)域的手術(shù)機(jī)器人或觸覺腹腔鏡儀器等。除此之外，海伯森六維力產(chǎn)品系列均通過算法和結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了低溫漂、高精度和高靜態(tài)過載保護(hù)，在2000Hz測量頻率下遲滯僅為0.1%FS，有效提升了機(jī)器人作業(yè)的精度和穩(wěn)定性，除了醫(yī)療輔助、運(yùn)動(dòng)力檢測和風(fēng)洞測試等一些特殊的服務(wù)和應(yīng)用，還可用于工業(yè)精密裝配、柔性打磨拋光等。

六維力傳感器是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人靈活力控的核心部件，裝配六維力傳感器的機(jī)器人獲得了精密的“觸覺”感知，可為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)提供強(qiáng)力輔助。

傳感技術(shù)已納入國家戰(zhàn)略發(fā)展技術(shù)

目前，工業(yè)制造領(lǐng)域六維力的應(yīng)用已經(jīng)成熟，但是國內(nèi)高端品牌市占率并不高，主要是因?yàn)楸就羵鞲衅鳟a(chǎn)業(yè)發(fā)展起步晚，基礎(chǔ)研究落后于發(fā)達(dá)國家，從業(yè)主體少。另外研發(fā)生產(chǎn)配套不完善，缺少高端的標(biāo)定檢測等裝備，產(chǎn)品精度不足導(dǎo)致競爭力減弱，高端產(chǎn)品市場被國外壟斷。

不僅僅是六維力傳感器，其他高端裝備和技術(shù)也存在“卡脖子”的困境，比如半導(dǎo)體加工設(shè)備及材料、超高精度機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等。

在高端裝備制造領(lǐng)域我國和發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，主要是因?yàn)檠b備性能的落后，作為現(xiàn)代工業(yè)基礎(chǔ)的傳感器，其技術(shù)突破對(duì)于高端裝備制造的意義十分重大，尤其是多傳感技術(shù)的融合可以為高端裝備賦予更全面的檢測能力，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜或嚴(yán)苛環(huán)境的應(yīng)用需要。因此，國家將傳感器技術(shù)上升到戰(zhàn)略發(fā)展層面，中央到各地對(duì)于傳感器的扶持政策也在陸續(xù)出臺(tái)，去年在工信部發(fā)布的《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023）》中提出要重點(diǎn)發(fā)展高端傳感器、新型MEMS傳感器和智能傳感器。

“十四五規(guī)劃”鼓勵(lì)三維視覺傳感器的研發(fā)，海伯森前沿技術(shù)產(chǎn)品填補(bǔ)市場空白

在“十四五規(guī)劃”中也明確提出要增強(qiáng)傳感器、量子信息等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新能力，并鼓勵(lì)三維視覺傳感器的研發(fā)。跟隨政策的風(fēng)向，國內(nèi)傳感器企業(yè)一直在持續(xù)投入研發(fā)，以突破“卡脖子”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口的替代，甚至是引領(lǐng)全球。

海伯森就是這樣一家企業(yè)，始終專注前沿傳感技術(shù)的研發(fā)，將光、機(jī)、電、算技術(shù)高效運(yùn)用于一體，解決行業(yè)難題。值此一提的是，海伯森已經(jīng)在3D視覺檢測領(lǐng)域完成多項(xiàng)突破，發(fā)布了多臺(tái)國內(nèi)首發(fā)的高性能3D傳感器，其中3D線光譜共焦傳感器檢測不懼光強(qiáng)干擾，解決了行業(yè)中鏡面、反光、透明材料物體的三維檢測難題；3D閃測傳感器則采用新型閃測技術(shù)，大幅提升3D檢測的節(jié)拍和視野，填補(bǔ)極速測量的市場空白。

深耕工業(yè)傳感技術(shù)創(chuàng)新，與產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)作，提升國產(chǎn)高端品牌的影響力

海伯森具備高端傳感器的跨專業(yè)領(lǐng)域的綜合研發(fā)實(shí)力，除光學(xué)、力學(xué)單產(chǎn)品應(yīng)用外，還能根據(jù)市場特定應(yīng)用環(huán)境實(shí)現(xiàn)多傳感器技術(shù)的融合，滿足行業(yè)更為復(fù)雜的需要，例如六維力傳感器和面陣固態(tài)激光雷達(dá)的協(xié)調(diào)融合可應(yīng)用于協(xié)作機(jī)器人的移動(dòng)柔性裝配作業(yè)，3D視覺傳感器和工業(yè)相機(jī)的結(jié)合可以完成流水線產(chǎn)品更高效率外觀質(zhì)量精密測量應(yīng)用。

海伯森憑借自主核心技術(shù)的積累在行業(yè)角逐中迅速崛起，秉承“技術(shù)贏市場，誠信待客戶”的原則立足全球市場，致力于建立一流的高端傳感器品牌。

在市場大環(huán)境下，還有更多優(yōu)秀的民族企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈上下游，以創(chuàng)新為靈魂，品質(zhì)為利劍，將產(chǎn)品投入市場應(yīng)用中，為工業(yè)的智能化提供更先進(jìn)的裝備輔助。海伯森也將繼續(xù)持續(xù)積累研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，和市場伙伴協(xié)作聯(lián)合，為構(gòu)建更為完善的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈，提升國產(chǎn)高端傳感器品牌的影響力而奮斗。