技術(shù)
導(dǎo)讀:電子皮膚將在未來的人形機(jī)器人開發(fā)中扮演更加重要的角色
很多智能硬件得以被冠上智能的頭銜,除了“智能”軟件支撐,少不了“智能”傳感器提供的強(qiáng)大感知能力,是實(shí)現(xiàn)智能互聯(lián)的底層技術(shù)。比如對(duì)智能硬件集合體機(jī)器人來說,感知能力就尤為重要,感知層的基礎(chǔ)能力,決定了機(jī)器人能否做出智能的決策并執(zhí)行。
機(jī)器人行業(yè)也帶動(dòng)了諸多相關(guān)傳感器的發(fā)展,從編碼器、紅外、觸覺傳感,到視覺傳感、激光雷達(dá)、IMU傳感等等。其中觸覺傳感,近兩年受到了比較高的關(guān)注。
相比于視覺、雷達(dá)等傳感器,觸覺傳感器在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間里進(jìn)化得都比較緩慢,一是因?yàn)橛|覺感知機(jī)理研究進(jìn)展緩慢,二是新型敏感材料研究周期太長(zhǎng)。不過隨著近幾年人形機(jī)器人概念的升溫,觸覺傳感器的發(fā)展開始明顯提速。
早期的觸覺傳感器主要以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的壓阻式和電感式為主,后來電容式、壓電式、磁性等多種原理的觸覺傳感器出現(xiàn),觸覺傳感器也從單點(diǎn)到多點(diǎn),從單一到陣列不斷發(fā)展。電感式觸控器件是很常用的一種觸覺傳感方案,在可穿戴設(shè)備上和工業(yè)HMI上已經(jīng)代替了很多機(jī)械按鈕應(yīng)用,還能多維度感知,如進(jìn)行壓力檢測(cè)實(shí)現(xiàn)多級(jí)按鈕功能,很多人機(jī)交互應(yīng)用都有類似案例。
觸覺傳感和觸覺驅(qū)動(dòng)是密不可分的,兼顧傳感和驅(qū)動(dòng)二元性也是觸覺傳感器區(qū)別于其他類型傳感器的最大不同。觸覺傳感往往既是感知單元,也是交互單元,所以實(shí)際應(yīng)用中的觸覺傳感實(shí)現(xiàn)起來難度更大,尤其是柔性、高靈敏度的觸覺感知。但這也是業(yè)內(nèi)一直在努力的方向,尤其是人形機(jī)器人的快速發(fā)展,更多擬人動(dòng)作任務(wù)的出現(xiàn),需要更柔性、更高靈敏度、更可靠耐用的觸覺感知手段。
這類具有仿生性的柔性觸覺傳感器被稱為“電子皮膚”,電子皮膚讓智能終端產(chǎn)生“觸覺”,近幾年開始受到關(guān)注,其在智慧醫(yī)療、人機(jī)交互、AR/VR和人工智能等領(lǐng)域,都有著巨大的應(yīng)用潛力。
其傳感的機(jī)制和此前沒有差別,也是基于電阻式、電容式、壓電式、熱敏式傳感原理,電阻式可以用來做簡(jiǎn)單的力感測(cè)電子皮膚,電容式靈敏度高在消費(fèi)電子領(lǐng)域大有用處,壓電式能實(shí)現(xiàn)精密感測(cè),在高端應(yīng)用中更適用。材料與傳感技術(shù)的共同促進(jìn)下,集成各種感知功能的電子皮膚也紛紛出現(xiàn)。
此前柔性觸覺傳感器在消費(fèi)、醫(yī)療和汽車應(yīng)用上占比較多,尤其是C端的消費(fèi)市場(chǎng),已經(jīng)有很多單一/陣列柔性觸覺傳感器的應(yīng)用。在機(jī)器人中此前主要用于手部,占比不大。隨著人形機(jī)器人加速落地,柔性觸覺傳感器將在人形機(jī)器人市場(chǎng)迅速拓張,在機(jī)器人中的用量將逐漸增加。
根據(jù)頭豹研究院的調(diào)研數(shù)據(jù),機(jī)器人電子皮膚2024年市場(chǎng)規(guī)模較小,為4.6億元。隨著人形機(jī)器人量產(chǎn)的實(shí)現(xiàn),電子皮膚將在未來的人形機(jī)器人開發(fā)中扮演更加重要的角色,預(yù)計(jì)2030年人形機(jī)器人電子皮膚市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)90.5億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率為64.3%。
這一賽道技術(shù)難度高,此前被國(guó)外廠商壟斷,目前國(guó)內(nèi)也有一些企業(yè)在長(zhǎng)期耕耘的積累下開始嶄露頭角,如漢威科技、弘信電子、柯力傳感、申昊科技、力感科技、帕西尼、他山科技等等。觸覺傳感賽道還在持續(xù)升溫,如何通過材料創(chuàng)新和生產(chǎn)工藝優(yōu)化來降低現(xiàn)階段高昂的成本,將是未來廠商們競(jìng)爭(zhēng)角逐的核心點(diǎn)。