電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）在機器人技術(shù)飛速發(fā)展的今天，觸覺傳感器作為機器人感知系統(tǒng)的核心組件，正扮演著越來越重要的角色。根據(jù)興業(yè)證券的報告，人形機器人中傳感器的價值量極高，單臺機器人的傳感器成本約為8.96萬元，占總成本的22.4%。其中，觸覺傳感器是關(guān)鍵一環(huán)。

目前，全球排名前五的柔性觸覺傳感器TOP5的廠商包括Novasentis、Tekscan、japan DisplayInc.(JDl)、Baumer、Fraba，合計占有約超過50%的市場份額。在近年來，國內(nèi)企業(yè)也在不斷實現(xiàn)技術(shù)突破。電子發(fā)燒友網(wǎng)關(guān)注到弦動未來、帕西尼、福萊新材在觸覺傳感器領(lǐng)域都發(fā)布了新品。

從剛性到柔性，機器人精細(xì)操作升級

根據(jù)材料的柔性特性不同，可以將觸覺傳感器分為柔性和剛性兩類。其中柔性觸覺傳感器也被認(rèn)為是機器人的“電子皮膚”，剛性觸覺傳感器則是基于硬質(zhì)材料，用在工業(yè)機器人和制造自動化環(huán)境中提供高精度、線性且穩(wěn)定的力/壓強測量。

機器人，特別是人形機器人對電子皮膚需求的增長，直接推動了柔性觸覺傳感器的巨大需求。

傳統(tǒng)的剛性傳感器難以貼合機器人復(fù)雜的曲面結(jié)構(gòu)，尤其在靈巧手、關(guān)節(jié)等需要高度靈活性的部位，且延展性小于1%，楊氏模量約為1-200GPa，主要以工業(yè)機器人的應(yīng)用居多。而電子皮膚要求傳感器具備“真柔性”，能夠無縫貼合指尖、指腹、手心、手背等三維曲面，實現(xiàn)全域覆蓋，延展性可以達(dá)到1000%，楊氏模量達(dá)10kPa-200GPa。

柔性觸覺傳感器按照技術(shù)路線可以進(jìn)一步分為壓阻式、電容式、光電式與電磁式等，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示，在2023年，壓阻式、電容式為主要的柔性觸覺傳感器。電阻式柔性觸覺傳感器具備結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)范圍大、成本低的特點，但是容易受到溫度干擾；電容式柔性觸覺傳感器靈敏度高、響應(yīng)速度快、易于陣列化集成，但是容易受到周圍導(dǎo)電物體的電容干擾。

不同技術(shù)路線的觸覺傳感器在機器人中均有所應(yīng)用。例如優(yōu)必選Walker S1指尖、宇樹科技的G1指尖、掌心采用的是陣列觸覺壓力傳感器，可搬運物體、操作工具等。開普勒的先行者K指尖采用的電容式陣列式傳感器，單指尖配備96個傳感單元，可搬運、抓取物體等。

隨著人形機器人抓取等功能的豐富，也催生了對高靈敏度、可拉伸、耐彎折的柔性觸覺傳感器的迫切需求。傳統(tǒng)觸覺傳感器通常只能測量單一方向的壓力，這種局限性使得傳統(tǒng)傳感器在復(fù)雜場景中的應(yīng)用受到限制。例如，在機器人進(jìn)行復(fù)雜物體抓取或裝配時，僅感知垂直壓力無法準(zhǔn)確判斷物體的受力狀態(tài)和運動趨勢。

然而，隨著企業(yè)的技術(shù)迭代，觸覺傳感器已經(jīng)實現(xiàn)了多模態(tài)感知能力，能夠同時檢測X、Y、Z三個方向的力矢量，并具備溫度、濕度等多種感知功能。這使得機器人能夠更全面地理解物理世界，實現(xiàn)更加精細(xì)和智能的操作。

從產(chǎn)業(yè)鏈看，柔性觸覺傳感器主要由芯片、原材料、結(jié)構(gòu)件、其他構(gòu)成，其中芯片占了30%的比例，原材料、結(jié)構(gòu)件分別占25%、15%。國內(nèi)柔性觸覺傳感器企業(yè)包括漢威科技、奧迪微、帕西尼、立感科技等。電子發(fā)燒友網(wǎng)看到，近半年來不同產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)均有新品發(fā)布，包括弦動未來、帕西尼、福萊新材等。

弦動未來：SynTac多模態(tài)觸覺傳感器
今年10月，弦動未來近日發(fā)布了其自研的SynTac多模態(tài)觸覺傳感器，實現(xiàn)了接近覺、視觸覺與溫度的深度融合，SynTac的核心優(yōu)勢在于其三大核心能力：未接觸先預(yù)判、觸即知抓得穩(wěn)、辨溫差更安全。

SynTac多模態(tài)觸覺傳感器接近覺感知分辨率為1 mm，接近覺感知量程0~1300mm，可以在機器人與物體未接觸時，精準(zhǔn)捕捉其方位、輪廓與分布范圍，而不是只有在接觸后才獲取信號，可以讓機器人提前規(guī)劃運動軌跡、調(diào)整移動速度，提升操作效率與精準(zhǔn)度。

官方介紹，SynTac多模態(tài)觸覺傳感器的觸覺采樣頻率為30Hz、觸覺感知面積達(dá)到24*24mm、觸覺感知分辨率450*395，接近覺感知分辨率1 mm。高空間分辨的特性讓其能夠精準(zhǔn)分辨物體材質(zhì)本身的軟硬特性。再配合接近覺的多感官協(xié)同，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)小的零件、柔軟的物體穩(wěn)固抓取不打滑，輕柔握持不損傷，具備力度智能控制能力。

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該產(chǎn)品的溫度及接近覺采樣頻率為10Hz，溫度感知量程為-40~125℃，溫度感知分辨率為0.1℃，實現(xiàn)伸手拿東西前，會先通過觸覺感知溫度是否適宜，再決定是否抓取。通過快速分辨物體溫度區(qū)間，精準(zhǔn)篩選出適宜抓取的目標(biāo)，可用于熱食配送、恒溫試劑抓取等場景。

SynTac通過溫度感知負(fù)責(zé)安全篩選，接近覺負(fù)責(zé)軌跡優(yōu)化，視觸覺負(fù)責(zé)精細(xì)執(zhí)行形成感知。

帕西尼PX-6AX-GEN3多維觸覺傳感器
帕西尼感知科技在8月發(fā)布了其第三代高精度多維觸覺傳感器PX-6AX-GEN3，這款產(chǎn)品無論從感知性能、耐受耐久能力、易用程度實現(xiàn)提升，并在架構(gòu)、多維感知能力、非線性算法優(yōu)化實現(xiàn)核心技術(shù)突破。

PX-6AX-GEN3基于全球首創(chuàng)的6D霍爾陣列式觸覺傳感技術(shù)積累，搭載第三代自研芯片與AMSS全模量測量系統(tǒng)，實現(xiàn)每秒數(shù)百萬次高頻信號采集。

在多維感知能力方面：PX-6AX-GEN3能夠以1000Hz頻率輸出六維力（三維力+三維力矩）、力分布、材質(zhì)識別、溫度監(jiān)測、回彈特性等15種觸覺參數(shù)，支持0.01N級精細(xì)力分辨和全量程＜0.5%FS的超高重復(fù)精度。

PX-6AX-GEN3具備0.01N的力識別能力、全量程＜0.5%FS級重復(fù)精度，還具備工業(yè)級性能優(yōu)勢，內(nèi)置封裝的非線性力學(xué)反演算法，能夠快速磁反解算法精準(zhǔn)區(qū)分內(nèi)源磁場與外部干擾，。此外，PX-6AX-GEN3還具備高度集成與即插即用的特點，傳感器采用高度集成的智能觸覺設(shè)計，內(nèi)嵌了邊緣計算單元。并且在易用性迎來創(chuàng)新，兼容主流通訊協(xié)議，可在20秒內(nèi)快速上手應(yīng)用。

在機器人的應(yīng)用上，PX-6AX-GEN3提供指尖、指腹、掌心等12款不同尺寸型號可靈活適配多種機器人末端執(zhí)行機構(gòu)（如靈巧手、夾爪等），滿足搬運、裝配、操作工具等多樣化任務(wù)需求。

目前，帕西尼已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)閉環(huán)構(gòu)建，同步應(yīng)用于自建Super EID Factory，為億級OmniSharing DB數(shù)據(jù)集提供高精度物理感知基礎(chǔ)，支撐大模型訓(xùn)練與泛化決策。


福萊新材第二代柔性觸覺傳感器

福萊新材在今年6月發(fā)布了其第二代柔性觸覺傳感器，這款產(chǎn)品具備“真柔性、全曲面、三維力”的特性。據(jù)了解，福萊新材自2017年開始布局柔性傳感器研發(fā)，已建成首條中試產(chǎn)線并實現(xiàn)產(chǎn)品批量供貨。

福萊新材第二代產(chǎn)品通過分子級優(yōu)化復(fù)合傳感材料、仿生表面硅膠結(jié)構(gòu)等創(chuàng)新技術(shù)，采用了創(chuàng)新的柔性薄膜制備工藝，可完美貼合柱面、球面等復(fù)雜三維曲面，突破傳統(tǒng)半柔性或平面?zhèn)鞲衅鞯奈锢硐拗?，支持在機器人靈巧手的指尖、指腹、手心、手背等關(guān)鍵部位完整部署，實現(xiàn)全域觸覺感知。確保實際應(yīng)用中的可靠性和精確性。

在作用力方面，第二代柔性觸覺傳感器超越單一垂直力檢測局限，能夠同時檢測X、Y、Z三個方向的力矢量，解決了傳統(tǒng)觸覺傳感器只能測量單一方向的壓力，無法感知物體在水平方向上的力提供力的強度與方向信息的問題，為復(fù)雜交互場景下的精細(xì)操作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

配合深度學(xué)習(xí)觸覺識別與多模態(tài)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，該產(chǎn)品實現(xiàn)高維特征實時提取及異構(gòu)信號整合，提高感知精度和決策效率。

就在7月兆威機電新一代靈巧手發(fā)布會上，兆威機電宣布ZWHAND靈巧手搭載了福萊新材第二代柔性觸覺傳感器，實現(xiàn)多模態(tài)觸覺感知，采樣頻率≥100Hz、感知靈敏度達(dá)行業(yè)領(lǐng)先的<0.1N級別，使用壽命≥100萬次。

小結(jié)：
機器人觸覺傳感器正經(jīng)歷一場升級革命，從單一、剛性的壓力測量，邁向多模態(tài)、柔性的類人感知。兆威機電集團副總經(jīng)理陳毅東靈巧手觸覺系統(tǒng)有著四大關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：多模態(tài)觸覺感知能力、超高感知靈敏度、高采樣頻率響應(yīng)、超長使用壽命。

以弦動未來、帕西尼、福萊新材為代表的企業(yè)，通過技術(shù)創(chuàng)新，提升了機器人的環(huán)境理解與精細(xì)操作能力，推動了人形機器人向更智能、更安全、更人性化的方向發(fā)展。