在科幻電影中,機器人不僅外觀和行為舉止與人類無異,甚至在很多方面超越了人類。擁有一個智能機器人,是觀眾的美好憧憬,實現這一愿望也是科學家和研發人員努力的方向。
如何才能制作出電影里那樣的機器人呢?中航電測儀器股份有限公司(以下簡稱“中航電測”)正在研發的六維力傳感器,或許能提供一些幫助。
近年來,機器人市場規模持續快速增長。機器人機械臂末端力值檢測的關鍵元件——六維力傳感器的研發工作變得尤為重要。
六維力傳感器能夠同時檢測三個方向的力值和三個方向的扭矩值,具有全方位感知、靈敏度高、精確度高、反饋實時的性能優勢,可以幫助機器人實現智能化控制。
“我們可以將機器人中的六維力傳感器想象成人的感知神經,它賦予了機器人‘細膩的感觸’,能使機器人動作更精細、更柔順,更接近人類的動作?!敝泻诫姕y漢中分公司副總經理蘇絳介紹,目前,中航電測六維力傳感器技術難題已基本攻克,團隊正在進行小批量制作前的工藝技術優化。
當下,我國的六維力傳感器仍處于產業早期階段。中航電測作為國內傳感器領域的領軍企業,2022年便開始著手六維力傳感器的探索研發。
從最初的設想,到如今取得初步成果,項目組成員一步一個腳印?;仡櫻邪l過程,大家感觸頗深。“研制之初,大家對六維力傳感器的樣子、原理、結構,以及怎么測試、怎么使用,一點兒概念都沒有。我們就先從理論入手,通過查閱資料,開展了大量理論分析和仿真分析,逐漸掌握六維力傳感器的基本原理,確定了基本結構?!敝泻诫姕y六維力傳感器項目組經理劉超說。
但將理論付諸實踐時,項目組成員的挑戰才剛剛開始。六維力傳感器屬于高端精密傳感器,內部有六組惠斯通電橋,制作工藝與常規傳感器存在明顯差異。起初,項目組成員按傳統工藝制作樣品時,碰到了許多從未遇到過的問題。
每出現一個問題,項目組成員就要從理論開始重新分析,找到可能的原因,再建立仿真模型,進行檢測,循環往復,直到將問題逐一擊破。
“如何通過解耦提高傳感器的串擾精度,是制作六維力傳感器的主要難點之一。解耦算法是各個公司的核心機密,沒有先例可以借鑒。我們通過查找網絡資料、與高校交流、邀請公司技術專家研討,再結合產品的測試數據,先后提出了三種解耦算法。經過驗證,我們最終成功將串擾誤差降低到0.3%,達到了國際一流水平?!敝泻诫姕y漢中分公司副總經理李永江說。
當生產問題得到解決,樣品也趨向成熟,如何檢測產品性能的問題又擺在項目組成員面前。
常規的傳感器都是單方向加載,但六維力傳感器需要六個方向加載,現有的測試設備和系統無法滿足要求。經過討論,大家一致決定:沒有設備就自己研發設備,沒有系統就自己研發系統。
“我們當時請教了很多專家學者,還去了北京、江蘇等地的設備廠家進行調研。最后,結合公司現有的測試條件,我們設計了一套六維力傳感器測試系統,成功解決了六維力傳感器的測試問題?!崩钣澜袊@,如今,離六維力傳感器被正式安裝進機器人“身體”的日子越來越近,項目組成員終于看到了勝利的曙光,信心也越來越足。
六維力傳感器的創新研發就像一次闖關,而類似這樣的闖關,企業(原名國營中原寶石廠)從1965年成立至今就一直在進行,積累了雄厚的科技研發力量、一體化設計和生產能力,達到國際先進技術水平。截至目前,中航電測共有289件專利,且獲得眾多國際認證。
傳感器技術是現代信息技術的三大基礎之一,傳感器產業鏈是我省確定的制造業重點產業鏈之一。漢中市作為陜西省重要的傳感器科研中心和制造基地,具備完善的傳感器發展資源,傳感器上下游產業鏈健全。
“我們將積極打造傳感器智能工廠,提升企業創新能力;助推傳感器產業鏈發展,推動傳感器產業高質量發展,為中航電測成為世界電測先鋒不斷努力?!敝泻诫姕y漢中分公司總經理劉建群說。
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原文標題:中航電測:為機器人制作六維力傳感器
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