来源 :MEMS2024-02-27
2月20日，中航电测的工人在制作六维力传感器
在科幻电影中，机器人不仅外观和行为举止与人类无异，甚至在很多方面超越了人类。拥有一个智能机器人，是观众的美好憧憬，实现这一愿望也是科学家和研发人员努力的方向。
如何才能制作出电影里那样的机器人呢？中航电测仪器股份有限公司（以下简称“中航电测”）正在研发的六维力传感器，或许能提供一些帮助。
近年来，机器人市场规模持续快速增长。机器人机械臂末端力值检测的关键元件——六维力传感器的研发工作变得尤为重要。
六维力传感器能够同时检测三个方向的力值和三个方向的扭矩值，具有全方位感知、灵敏度高、精确度高、反馈实时的性能优势，可以帮助机器人实现智能化控制。
“我们可以将机器人中的六维力传感器想象成人的感知神经，它赋予了机器人‘细腻的感触’，能使机器人动作更精细、更柔顺，更接近人类的动作。”中航电测汉中分公司副总经理苏绛介绍，目前，中航电测六维力传感器技术难题已基本攻克，团队正在进行小批量制作前的工艺技术优化。
当下，我国的六维力传感器仍处于产业早期阶段。中航电测作为国内传感器领域的领军企业，2022年便开始着手六维力传感器的探索研发。
从最初的设想，到如今取得初步成果，项目组成员一步一个脚印。回顾研发过程，大家感触颇深。“研制之初，大家对六维力传感器的样子、原理、结构，以及怎么测试、怎么使用，一点儿概念都没有。我们就先从理论入手，通过查阅资料，开展了大量理论分析和仿真分析，逐渐掌握六维力传感器的基本原理，确定了基本结构。”中航电测六维力传感器项目组经理刘超说。
但将理论付诸实践时，项目组成员的挑战才刚刚开始。六维力传感器属于高端精密传感器，内部有六组惠斯通电桥，制作工艺与常规传感器存在明显差异。起初，项目组成员按传统工艺制作样品时，碰到了许多从未遇到过的问题。
每出现一个问题，项目组成员就要从理论开始重新分析，找到可能的原因，再建立仿真模型，进行检测，循环往复，直到将问题逐一击破。
“如何通过解耦提高传感器的串扰精度，是制作六维力传感器的主要难点之一。解耦算法是各个公司的核心机密，没有先例可以借鉴。我们通过查找网络资料、与高校交流、邀请公司技术专家研讨，再结合产品的测试数据，先后提出了三种解耦算法。经过验证，我们最终成功将串扰误差降低到0.3%，达到了国际一流水平。”中航电测汉中分公司副总经理李永江说。
当生产问题得到解决，样品也趋向成熟，如何检测产品性能的问题又摆在项目组成员面前。
常规的传感器都是单方向加载，但六维力传感器需要六个方向加载，现有的测试设备和系统无法满足要求。经过讨论，大家一致决定：没有设备就自己研发设备，没有系统就自己研发系统。
“我们当时请教了很多专家学者，还去了北京、江苏等地的设备厂家进行调研。最后，结合公司现有的测试条件，我们设计了一套六维力传感器测试系统，成功解决了六维力传感器的测试问题。”李永江感叹，如今，离六维力传感器被正式安装进机器人“身体”的日子越来越近，项目组成员终于看到了胜利的曙光，信心也越来越足。
六维力传感器的创新研发就像一次闯关，而类似这样的闯关，企业（原名国营中原宝石厂）从1965年成立至今就一直在进行，积累了雄厚的科技研发力量、一体化设计和生产能力，达到国际先进技术水平。截至目前，中航电测共有289件专利，且获得众多国际认证。
传感器技术是现代信息技术的三大基础之一，传感器产业链是我省确定的制造业重点产业链之一。汉中市作为陕西省重要的传感器科研中心和制造基地，具备完善的传感器发展资源，传感器上下游产业链健全。
“我们将积极打造传感器智能工厂，提升企业创新能力；助推传感器产业链发展，推动传感器产业高质量发展，为中航电测成为世界电测先锋不断努力。”中航电测汉中分公司总经理刘建群说。