近日,備受矚目的2024世界機器人大會(WRC)在北京圓滿落下帷幕。在這場具身智能在年初成為科技界熱議話題后,北京首次舉辦的世界級機器人行業盛會上,共有27款人形機器人精彩亮相,并成為關注的焦點。
本次大會發布了《人形機器人十大趨勢展望》,對未來人形機器人的發展方向進行了深入洞察。報告中特別強調了具身智能的重要性,即發展能夠在復雜多變的環境中做出快速、精確反應的高質量、高性能智能系統。為實現這一目標,必須依托于技術先進的人形機器人專屬部組件與材料,例如高精度傳感器等,以構建更加穩定和高性能的硬件系統。
從報告可知,建立人形機器人多模態大模型的關鍵在于多源感知的融合。通過整合多種感知數據,生成豐富的多模態信息,可以有效提升機器人的泛化能力,使其更好地理解和適應各種環境。
回看感知層的發展,傳感器技術當前正朝著數字化、智能化、小型化、集成化、節能化以及高精度等方向迅速發展。在此進程中,MEMS技術和柔性技術顯得尤為關鍵,它們為傳感器的進一步迭代升級提供了強有力的技術支撐。
MEMS技術
MEMS技術,即微機電系統(Micro-Electro-Mechanical Systems)技術,是一種高度集成的微米級尺寸的微型系統。MEMS器件的制造技術包括表面微加工、體微加工、LIGA技術等,這些技術允許在硅片上制造復雜的三維結構。MEMS技術的優勢在于其小尺寸、低重量、低功耗、高集成度和成本效益。
MEMS超聲波傳感器
MEMS超聲波傳感器是將壓電薄膜作為功能薄膜與硅基MEMS(微機電)相集成的新一代超聲波傳感器產品,通過晶圓級MEMS微納工藝制造,單個芯片兼具超聲波發射(Tx)與接收(Rx)復用功能。
相較其他技術方案而言,使用MEMS超聲波傳感器方案來補充機器人視覺系統對于距離感知的缺失或將更符合整體設計和經濟效益,它有更廣的感應范圍、更小的尺寸和隱藏式安裝等優勢。
視場角達180°,探測范圍廣
MEMS超聲波傳感器視場角可達180°,探測范圍寬廣,機器人前后各安裝一個,即可達到360°視場角的效果,足以達到日常協作的感應需求。
毫米級尺寸,體積小
得益于MEMS制造技術對傳感器表面微加工、體微加工等加持下,MEMS超聲波傳感器尺寸為4.2*4.2*1.5mm,體積遠小于其他常規傳感器。
隱藏式安裝
在實際應用中,MEMS超聲波傳感器可進行隱蔽式安裝,通過巧妙的設計達到肉眼無法察覺的效果,從而不影響整機外觀設計,保持機器人外觀設計完整度和美觀度。
柔性技術
柔性技術(Flexible Manufacturing Technology, FMT)在機器人制造中的應用,是指通過使用柔性材料,能夠實現機器人關鍵部分組件的任意彎曲、折疊或拉伸而不會導致損壞,從而實現高動態性能。柔性技術的發展,也為可穿戴設備、電子健康監測、智能紡織品等帶來了新的可能性。
柔性壓力傳感器
先進的納米界面電容原理的離電型柔性傳感器,可以快速準確對作用在產品表面的壓力進行檢測。具備檢測靈敏、準確、快速、穩定,并且體積小、安裝與使用簡單的特點。尤其適用于機器人檢測抓手受力的應用。
多個柔性壓力傳感器集成陣列,可作為機器人電子皮膚使用,傳感器通過數據采集和信號處理單元,將壓力信號轉換為電信號,從而實時檢測微小壓力變化,實現“人類級”皮膚的壓力感應功能。
智能化集成,支持二次開發
該傳感器搭載的采集器模塊遵循開放式通信協議,不僅能識別抓取物品的種類和狀態,監測掉落情況,還能探測受力強度。模塊支持二次開發,允許用戶根據具體應用場景進行定制優化,以擴展其功能和適應性。
柔性技術,適用于不同表面
柔性壓力傳感器由柔性材料制成,采用可彎曲的基底,多陣列式也能具有可彎曲性、可折疊性、可拉伸性,可以適應不同的表面形狀,使其能夠用于不規則或彎曲的物體表面。
體積小,多陣列排布實現多種功能
產品尺寸為3*2*0.3mm,重量不足1g,極其輕薄,有利于通過不同的陣列排布實現不同的功能應用,如壓力映射、觸覺反饋、電子皮膚、柔性顯示器等,于陣列化的傳感器可以提供更高維度的檢測和數據分析能力。
在實際應用中,柔性壓力傳感器陣列如被折疊成更緊湊的形式,更便于攜帶和存儲;可拉伸性使傳感器即使承受一定程度的形變也而不損壞,助力未來機器人實現“超人能力”的高動態性能應用。
隨著技術發展,業內較為領先的傳感器企業已開始研發“MEMS+柔性”兩大先進技術結合的傳感器,我們期待有更多更好的傳感器產品。
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