觸覺傳感器背后 中國的彎道超車只能靠運氣？

　　給一個壓力，還一個電信號。觸覺傳感器的簡單轉(zhuǎn)變就能讓真實世界以“二進(jìn)制”的方式傳給機(jī)器人。

　　“一點點壓力就能產(chǎn)生匹配的電流?！痹诩恿诵稳菰~后，這個轉(zhuǎn)變困難了一些，西北工業(yè)大學(xué)副教授楊鵬飛解釋，要靈敏地捕捉到“一點點”的輸入，并給出嚴(yán)格匹配的輸出。

　　“需要穩(wěn)定、精確的輸出，并且消除不同‘維’間的耦合干擾。”東南大學(xué)教授宋愛國的進(jìn)一步闡釋意味著這種轉(zhuǎn)變難上加難。

　　這個信號轉(zhuǎn)變的穩(wěn)定實現(xiàn)，讓巴掌大小的日本陣列式產(chǎn)品即便賣到10萬元，也能在科研和產(chǎn)業(yè)市場占盡先機(jī)?！翱窟M(jìn)口”是科技日報記者日前多方調(diào)查該產(chǎn)品消費者的一致答案。

行業(yè)內(nèi)，工藝不過關(guān)

　　精確、穩(wěn)定的嚴(yán)苛要求，攔住了我國大部分企業(yè)向觸覺傳感器邁進(jìn)的步伐，目前國內(nèi)傳感器企業(yè)大多從事氣體、溫度等類型傳感器的生產(chǎn)。在一個有著100多家企業(yè)的行業(yè)中，幾乎沒有傳感器制造商進(jìn)行觸覺傳感器的生產(chǎn)。

　　“我們曾委托深圳的一家企業(yè)制作陣列式觸覺傳感器，但因為工藝不過關(guān)，產(chǎn)品的一致性比較差，傳感器陣列中點與點的性能無法做到一樣?！彼螑蹏慕?jīng)歷可能并不是個例。

　　“我們的大部分關(guān)鍵零部件都是國外進(jìn)口?！眹鴥?nèi)某知名機(jī)器人制造企業(yè)負(fù)責(zé)人表示，包括觸覺傳感器、減速器在內(nèi)的國內(nèi)產(chǎn)品，在穩(wěn)定性、一致性方面不太過關(guān)。

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

　　可見，對賣方而言，工藝門檻太高;對買方而言，國產(chǎn)貨沒有保障。“一個向左、一個向右”的局面，形成了依賴進(jìn)口、內(nèi)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，材料純度也是從實驗室到工業(yè)生產(chǎn)的“扼咽之處”。

　　“導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電塑料、碳納米管、石墨烯等都是可用作觸覺傳感器的材料?！彼螑蹏f，國內(nèi)的材料質(zhì)量、生產(chǎn)水平并不穩(wěn)定，“石墨烯的生產(chǎn)應(yīng)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，宋愛國實驗室會自己用導(dǎo)電膏制作符合標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)電橡膠。導(dǎo)電橡膠通過將玻璃鍍銀、鋁鍍銀、銀等眾多導(dǎo)電顆粒均勻分布在硅橡膠中制成。擠壓可以讓導(dǎo)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(guī)律。

　　技術(shù)復(fù)雜，另一道坎

　　日漸復(fù)雜的技術(shù)也讓國產(chǎn)產(chǎn)品落得越來越遠(yuǎn)。

　　一片巴掌大小的日本陣列式傳感器售價10萬元，并能保持嚴(yán)格的均一、穩(wěn)定性。而國內(nèi)產(chǎn)品多為一點式的，一般100元一個。

　　宋愛國介紹，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(zhǔn)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驗室階段。

　　此外，每個敏感元件的受力維度也增加了技術(shù)的復(fù)雜性，施力有六個維度(X、Y、Z軸3個方向，以及對應(yīng)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(chǔ)研究上發(fā)力的環(huán)節(jié)?！爸牟ㄊ款D動力翻跟頭機(jī)器人用的僅是三維的觸覺傳感器?！彼螑蹏f。

　　有布局，但轉(zhuǎn)化難推進(jìn)

　　我國在觸覺傳感器的一種——多維力傳感器的研究方面，很早就進(jìn)行了布局。宋愛國介紹，1987年東南大學(xué)和中國科學(xué)院合肥機(jī)械智能研究所獲得863重點專項的支持，研制六維力傳感器。“靜態(tài)精度已經(jīng)達(dá)到誤差率僅為1%—2%，和世界先進(jìn)水平差不多。”宋愛國坦言，但是動態(tài)精度還需進(jìn)一步攻關(guān)，動態(tài)耦合誤差在5%—10%左右，“例如尚未達(dá)到有高速打磨任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人的使用要求”。

　　但是，從成本上看，“目前的工業(yè)機(jī)器人平均造價是12萬元左右，一個六維力傳感器成本就要3萬余元，目前的國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場還不具備規(guī)?；a(chǎn)這一產(chǎn)品的條件。”宋愛國說。相較而言，美國ATI工業(yè)自動化公司的相關(guān)產(chǎn)品，成本已下降到每個2—3萬元。

　　不可否認(rèn)的是，在原創(chuàng)技術(shù)的追趕中，后來者必須繞過先行者的相關(guān)專利保護(hù)，除非找到明顯更優(yōu)解，否則很可能會因為繞過專利而提高技術(shù)達(dá)成的門檻，大多數(shù)時候，傳說中的“變道超車”要靠運氣。