亟待攻克的核心技術

給一個壓力，還一個電信號。觸覺傳感器的簡單轉變就能讓真實世界以“二進製”的方式傳給機器人。

“一點點壓力就能產生匹配的電流。”在加了形容詞後
，這個轉變困難了一些，西北工業大學副教授楊鵬飛解釋，要靈敏地捕捉到“一點點”的輸入，並給出嚴格匹配的輸出。

“需要穩定、精確的輸出，並且消除不同‘維’間的耦合幹擾。”東南大學教授宋愛國的進一步闡釋意味著這種轉變難上加難。

這個信號轉變的穩定實現，讓巴掌大小的日本陣列式產品即便賣到10萬元，也能在科研和產業市場占盡先機。“靠進口”是科技日報記者日前多方調查該產品消費者的一致答案。

行業內，工藝不過關

精確

、穩定的嚴苛要求，攔住了我國大部分企業向觸覺傳感器邁進的步伐
，目前國內傳感器企業大多從事氣體
、溫度等類型傳感器的生產。在一個有著100多家企業的行業中，幾乎沒有傳感器製造商進行觸覺傳感器的生產。

“我(wo)們(men)曾(zeng)委(wei)托(tuo)深(shen)圳(zhen)的(de)一(yi)家(jia)企(qi)業(ye)製(zhi)作(zuo)陣(zhen)列(lie)式(shi)觸(chu)覺(jiao)傳(chuan)感(gan)器(qi)，但(dan)因(yin)為(wei)工(gong)藝(yi)不(bu)過(guo)關(guan)，產(chan)品(pin)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)比(bi)較(jiao)差(cha)，傳(chuan)感(gan)器(qi)陣(zhen)列(lie)中(zhong)點(dian)與(yu)點(dian)的(de)性(xing)能(neng)無(wu)法(fa)做(zuo)到(dao)一(yi)樣(yang)。”宋愛國的經曆可能並不是個例。

“我們的大部分關鍵零部件都是國外進口。”國內某知名機器人製造企業負責人表示
，包括觸覺傳感器、減速器在內的國內產品，在穩定性、一致性方麵不太過關。

“傳感器用國外進口的。”楊鵬飛所在的生命科學院，通過對骨骼等的研究進行仿生機器的生產，以用於航天或工業輔助用途。“這些仿生機器會在很嚴苛的環境下工作
，對零部件的要求很高。”

可見，對賣方而言
，工藝門檻太高
；對買方而言，國產貨沒有保障。“一個向左
、一個向右”的局麵，形成了依賴進口、內生乏力的惡性循環。

行業外
，材料不夠純

除了生產工藝
，材料純度也是從實驗室到工業生產的“扼咽之處”。

“導電橡膠、導電塑料、碳納米管、石墨烯等都是可用作觸覺傳感器的材料。”宋愛國說，國內的材料質量、生產水平並不穩定，“石墨烯的生產應該還可以，但是用石墨烯製作傳感器的技術還不成熟”。

為了獲得高品質的材料

，宋愛國實驗室會自己用導電膏製作符合標準的導電橡膠。導電橡膠通過將玻璃鍍銀、鋁鍍銀、銀(yin)等(deng)眾(zhong)多(duo)導(dao)電(dian)顆(ke)粒(li)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)在(zai)矽(gui)橡(xiang)膠(jiao)中(zhong)製(zhi)成(cheng)。擠(ji)壓(ya)可(ke)以(yi)讓(rang)導(dao)電(dian)顆(ke)粒(li)相(xiang)互(hu)連(lian)接(jie)，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)。分(fen)布(bu)越(yue)均(jun)勻(yun)
，電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)與(yu)壓(ya)力(li)的(de)關(guan)係(xi)越(yue)有(you)規(gui)律(lv)。

技術複雜，另一道坎

日漸複雜的技術也讓國產產品落得越來越遠。

一片巴掌大小的日本陣列式傳感器售價10萬元，並能保持嚴格的均一、穩定性。而國內產品多為一點式的
，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厘米大小的基質中分布100個敏感元件
，由於襯底柔軟，對不同方向力的計算以及力之間耦合幹擾的消除使得敏感元件越多
、相互之間的距離越短，越難做到準確地輸出。日本在產業化方麵較為領先

，其他國家大多處於實驗室階段。

此外
，每個敏感元件的受力維度也增加了技術的複雜性，施力有六個維度（X、Y、Z軸3個方向，以及對應的力矩方向）
，維度之間的耦合幹擾如何消除也是需要在基礎研究上發力的環節。“著名的波士頓動力翻跟頭機器人用的僅是三維的觸覺傳感器。”宋愛國說。

有布局，但轉化難推進

我國在觸覺傳感器的一種——多維力傳感器的研究方麵

，很早就進行了布局。宋愛國介紹，1987年東南大學和中國科學院合肥機械智能研究所獲得863重點專項的支持
，研製六維力傳感器。“靜態精度已經達到誤差率僅為1％—2％
，和世界先進水平差不多。”宋愛國坦言，但是動態精度還需進一步攻關，動態耦合誤差在5％—10％左右
，“例如尚未達到有高速打磨任務的工業機器人的使用要求”。

但是
，從成本上看
，“目前的工業機器人平均造價是12萬元左右
，一個六維力傳感器成本就要3萬餘元
，目前的國內工業機器人市場還不具備規模化生產這一產品的條件。”宋愛國說。相較而言，美國ATI工業自動化公司的相關產品，成本已下降到每個2—3萬元。

不(bu)可(ke)否(fou)認(ren)的(de)是(shi)
，在(zai)原(yuan)創(chuang)技(ji)術(shu)的(de)追(zhui)趕(gan)中(zhong)，後(hou)來(lai)者(zhe)必(bi)須(xu)繞(rao)過(guo)先(xian)行(xing)者(zhe)的(de)相(xiang)關(guan)專(zhuan)利(li)保(bao)護(hu)
，除(chu)非(fei)找(zhao)到(dao)明(ming)顯(xian)更(geng)優(you)解(jie)，否(fou)則(ze)很(hen)可(ke)能(neng)會(hui)因(yin)為(wei)繞(rao)過(guo)專(zhuan)利(li)而(er)提(ti)高(gao)技(ji)術(shu)達(da)成(cheng)的(de)門(men)檻(kan)，大(da)多(duo)數(shu)時(shi)候(hou)
，傳(chuan)說(shuo)中(zhong)的(de)“變道超車”要靠運氣。