浅谈国产机器人触觉传感器研发的具体劣势

　　据悉，目前国内传感器企业大多从事气体、温度等类型传感器的生产。在一个有着100多家企业的行业中，几乎没有传感器制造商进行触觉传感器的生产。

机器人触觉传感器，资料图

　　工艺不过关

　　原因之一便是，精确、稳定的严苛要求，拦住了我国大部分企业向触觉传感器迈进的步伐。

　　东南大学教授宋爱国曾说过这样一件事，他说，他们曾委托深圳的一家企业制作阵列式触觉传感器，但因为工艺不过关，产品的一致性比较差，传感器阵列中点与点的性能无法做到一样。同样的，国内某知名机器人制造企业负责人也表示，目前国内大部分的关键零部件，都是国外进口，包括触觉传感器、减速器在内的国内产品，在稳定性、一致性方面都不太过关。

　　技术不成熟

　　除了生产工艺，材料纯度也是从实验室到工业生产的“扼咽之处”。导电橡胶、导电塑料、碳纳米管、石墨烯等都是可用作触觉传感器的材料。目前，国内石墨烯的生产还可以，但用石墨烯制作传感器的技术还不成熟。

　　与此同时，日渐复杂的技术也让国产产品落得越来越远。比如，一片巴掌大小的日本阵列式传感器售价10万元，并能保持严格的均一、稳定性。而国内产品多为一点式的，一般100元一个。

日益复杂的技术也让国产产品落得越来越远，资料图

　　据宋爱国介绍，日本阵列式传感器能在10厘米×10厘米大小的基质中分布100个敏感元件，由于衬底柔软，对不同方向力的计算以及力之间耦合干扰的消除使得敏感元件越多、相互之间的距离越短，越难做到准确地输出。日本在产业化方面较为领先，其他国家大多处于实验室阶段。

　　此外，每个敏感元件的受力维度也增加了技术的复杂性，施力有六个维度（X、Y、Z轴3个方向，以及对应的力矩方向），维度之间的耦合干扰如何消除也是需要在基础研究上发力的环节。例如，著名的波士顿动力翻跟头机器人用的就是三维的触觉传感器。

　　有布局，但转化难推进

　　其实，我国在触觉传感器的一种——多维力传感器的研究方面，很早就进行了布局。据宋爱国介绍，1987年东南大学和中国科学院合肥机械智能研究所获得863重点专项的支持，研制六维力传感器。静态精度已经达到误差率仅为1％到2％，和世界先进水平差不多。但宋爱国坦言，动态精度还需进一步攻关，动态耦合误差在5％到10％左右，例如尚未达到有高速打磨任务的工业机器人的使用要求。

　　然而，从成本上看，目前的工业机器人平均造价是12万元左右，一个六维力传感器成本就要3万余元，目前的国内工业机器人市场还不具备规模化生产这一产品的条件。相较而言，美国ATI工业自动化公司的相关产品，成本已下降到每个2到3万元。

　　不可否认的是，在原创技术的追赶中，后来者必须绕过先行者的相关专利保护，除非找到明显更优解，否则很可能会因为绕过专利而提高技术达成的门槛，大多数时候，传说中的“变道超车”要靠运气。