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

導讀：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、智能聽覺傳感器以及高精度編碼器等產品，滿足機器人智能化發(fā)展需求”。

疫情持續(xù)影響，核酸檢測轉為常態(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，核酸采樣機器人“橫空出世”。

核酸采樣機器人通過前沿機器視覺與精密力控技術的高效聯合實現采樣運動路徑規(guī)劃和采樣力度的控制，完成自動化采樣作業(yè)，相對人工操作具有穩(wěn)定性更高、持續(xù)性更好和環(huán)境適應性更強等特點，可有效替代人工。

核酸采樣機器人的“感知能力”

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

機器是遵循指令設定完成工作的，只用視覺引導還遠遠不夠，因為保證采樣的安全性是至關重要的，所以采樣過程中力度的把握極為關鍵。如果力過大會對人體造成刺激或傷害，力太小則導致采集不合格，這就要求機械臂擁有觸覺的感知功能，將機械臂的力量控制在安全閾值內。此外要收集足夠的樣本，采樣時一般會反復旋轉讓拭子接觸咽喉的不同部位，這就涉及了多個方向力的感知，核酸檢測機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器精密“觸覺”

力覺維度越高，其技術研發(fā)難度越高，對應的使用要求也更加嚴格。六維力傳感器，顧名思義就是精確測量六個維度的力（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，應用于機器人智能裝配中，解決碰撞檢測、柔性拖動力控問題，以此保持設備的穩(wěn)定位置或高度重復軌跡應用。

例如在某個精密零件的裝配車間，機器人長時間連續(xù)的工作容易引發(fā)故障，造成設備和產品的損傷，因此機器人的穩(wěn)定性、抓取精確度和實時狀態(tài)反饋尤為重要，需要部署六維力傳感器增強關節(jié)的柔性。此外要避免高負荷或高節(jié)拍下機器測量不準或者工作過載的問題，還需要傳感器同時解決溫漂、蠕變、串擾和結構等問題，全方位的提升產品應用性能。

就比如“串擾”這個指標，他能反應六維力測量誤差水平，市場上比較常見的品牌標準值基本居于2~5%FS，達到1%FS已然為優(yōu)秀水準，而海伯森HPS-CF025的軸間串擾可做到＜1%FS，可應用于精度要求高、量程要求低的場合，比如醫(yī)療領域的手術機器人或觸覺腹腔鏡儀器等。除此之外，海伯森六維力產品系列均通過算法和結構的雙重優(yōu)化實現了低溫漂、高精度和高靜態(tài)過載保護，在2000Hz測量頻率下遲滯僅為0.1%FS，有效提升了機器人作業(yè)的精度和穩(wěn)定性，除了醫(yī)療輔助、運動力檢測和風洞測試等一些特殊的服務和應用，還可用于工業(yè)精密裝配、柔性打磨拋光等。

六維力傳感器是實現工業(yè)機器人靈活力控的核心部件，裝配六維力傳感器的機器人獲得了精密的“觸覺”感知，可為工業(yè)自動化生產提供強力輔助。

傳感技術已納入國家戰(zhàn)略發(fā)展技術

目前，工業(yè)制造領域六維力的應用已經成熟，但是國內高端品牌市占率并不高，主要是因為本土傳感器產業(yè)發(fā)展起步晚，基礎研究落后于發(fā)達國家，從業(yè)主體少。另外研發(fā)生產配套不完善，缺少高端的標定檢測等裝備，產品精度不足導致競爭力減弱，高端產品市場被國外壟斷。

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

在高端裝備制造領域我國和發(fā)達國家仍有較大差距，主要是因為裝備性能的落后，作為現代工業(yè)基礎的傳感器，其技術突破對于高端裝備制造的意義十分重大，尤其是多傳感技術的融合可以為高端裝備賦予更全面的檢測能力，以實現復雜或嚴苛環(huán)境的應用需要。因此，國家將傳感器技術上升到戰(zhàn)略發(fā)展層面，中央到各地對于傳感器的扶持政策也在陸續(xù)出臺，去年在工信部發(fā)布的《基礎電子元器件產業(yè)發(fā)展行動計劃（2021-2023）》中提出要重點發(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”鼓勵三維視覺傳感器的研發(fā)，海伯森前沿技術產品填補市場空白

在“十四五規(guī)劃”中也明確提出要增強傳感器、量子信息等關鍵技術創(chuàng)新能力，并鼓勵三維視覺傳感器的研發(fā)。跟隨政策的風向，國內傳感器企業(yè)一直在持續(xù)投入研發(fā)，以突破“卡脖子”技術，實現進口的替代，甚至是引領全球。

海伯森就是這樣一家企業(yè)，始終專注前沿傳感技術的研發(fā)，將光、機、電、算技術高效運用于一體，解決行業(yè)難題。值此一提的是，海伯森已經在3D視覺檢測領域完成多項突破，發(fā)布了多臺國內首發(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，大幅提升3D檢測的節(jié)拍和視野，填補極速測量的市場空白。

深耕工業(yè)傳感技術創(chuàng)新，與產業(yè)上下游協作，提升國產高端品牌的影響力

海伯森具備高端傳感器的跨專業(yè)領域的綜合研發(fā)實力，除光學、力學單產品應用外，還能根據市場特定應用環(huán)境實現多傳感器技術的融合，滿足行業(yè)更為復雜的需要，例如六維力傳感器和面陣固態(tài)激光雷達的協調融合可應用于協作機器人的移動柔性裝配作業(yè)，3D視覺傳感器和工業(yè)相機的結合可以完成流水線產品更高效率外觀質量精密測量應用。

海伯森憑借自主核心技術的積累在行業(yè)角逐中迅速崛起，秉承“技術贏市場，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)在產業(yè)鏈上下游，以創(chuàng)新為靈魂，品質為利劍，將產品投入市場應用中，為工業(yè)的智能化提供更先進的裝備輔助。海伯森也將繼續(xù)持續(xù)積累研發(fā)生產經驗，和市場伙伴協作聯合，為構建更為完善的傳感器產業(yè)鏈，提升國產高端傳感器品牌的影響力而奮斗。