触觉传感器类型和工作原理（国家级重磅报告发布）
触觉传感器类型和工作原理（国家级重磅报告发布）核心元器件占据了传感器厂商很大的成本，进而挤压传感器产品利润率，导致国内大部分压力传感器厂商一直处于低利润率状态。2019年3月，国外全面停止向中国出口MEMS高精度硅谐振压力传感器，导致基于该核心传感器的飞机大气数据系统无法研制，严重影响我国航空装备的生产交付。虽然在高精度硅谐振压力传感器的制造技术上，我国已经连续突破圆片级真空封装、温度自补偿等核心关键技术，但是传感器制造使用的高性能芯片和高纯度应变材料，依然是国外供应。像人一样取物，可能是AI最难解的题在压力传感器领域，中国不乏理论和专利上的创新，但是在高精度压力传感器的制造上，需要的核心压力传感元件，很多依然需要进口。以高精度硅谐振压力传感器为例：
近日，由中国工程院、国家制造强国建设战略咨询委员会指导，国家产业基础专家委员会编制的《产业基础创新发展目录（2021年版）》（以下简称《目录》）正式发布。
《目录》是由60位院士，700余家行业协会/学会、高校与科研院所、重点企业，约1000余位专家参与，历时6个月研究，召开120余次专题研讨会，最终形成的1047条产品和技术清单。这份清单是科技发展的风向标，也是科技强国的蓝图。
在基础零部件和元器件部分，共有37项重点项目被收录，其中高精度压力传感元件和机器人用力传感器都与触觉传感器关联甚密，在机器人、医疗、精密加工等领域都有广泛应用。
了解触觉传感器
像人一样取物，可能是AI最难解的题
在压力传感器领域，中国不乏理论和专利上的创新，但是在高精度压力传感器的制造上，需要的核心压力传感元件，很多依然需要进口。
以高精度硅谐振压力传感器为例：
2019年3月，国外全面停止向中国出口MEMS高精度硅谐振压力传感器，导致基于该核心传感器的飞机大气数据系统无法研制，严重影响我国航空装备的生产交付。虽然在高精度硅谐振压力传感器的制造技术上，我国已经连续突破圆片级真空封装、温度自补偿等核心关键技术，但是传感器制造使用的高性能芯片和高纯度应变材料，依然是国外供应。
核心元器件占据了传感器厂商很大的成本，进而挤压传感器产品利润率，导致国内大部分压力传感器厂商一直处于低利润率状态。
国内内卷，掌握核心技术的国外高端压力传感器厂商却赚的盆满钵满。
例如日本横河电机公司是世界500强公司之一，其研发的单晶硅谐振式传感器是世界最好的压力传感器之一，依靠高精度、高稳定性和可靠性，自1994年面世以来，一直为横河电机公司贡献稳定的利润。在国内某采购网站，其价格普遍比国内同类产品高出数倍。
人类能够完成完成很多高难度的动作，得益于发达的大脑、有力的肌群，还有遍布全身的骨骼和关节。关节提供运动的支撑，也带来运动的自由度，对于机器人，关节同样如此。
机器人关节一般由四个核心部件组成：电机、减速器、控制系统、力传感器。力传感器很小，但却很重要。
目前面世的高端机器人都离不开高端力传感器。大名鼎鼎的达芬奇手术机器人有400多颗传感器；波士顿机器公司研发的人形机器人Atlas使用了1300余颗传感器。尤其是机械传动、环境感知部分，力传感器几乎无处不在。
一般而言，机器人关节数量越多，自由度越高，作业范围也能够越大。但是，随着关节的增多，机器人的协同难度也在直线上升。而在协同控制中，力传感器是其核心部件，它为机器人的协同控制算法，提供关节处的力学反馈。
在实际应用中，由于机械臂关节往往置于空间当中，单向的压力反馈对控制系统判断机械臂的运动情况几乎毫无作用，只有同时感知三维或者六维的力（即实现空间三维力Fx、Fy、Fz，和三维力矩Mx、My、Mz的获取），才能为系统提供完整的受力数据。而感知三维或者六维的力，需要用到一种典型的触觉传感器：六维力/力矩传感器。应用于高端机器人的六维力/力矩传感器，需要的精度、灵敏度、耐久度等指标堪称苛刻。
第一，力传感器有高精度要求。更多关节意味着需要用到更多的力传感器，同时也累积更大的误差。因此，力传感器有高精度的要求。
第二，力传感器有高灵敏度要求。多轴的快速联动，对机器人控制实时性的要求也相应提高。高灵敏度的力传感器，配合协同控制算法，能够有效提升控制系统的反应能力。
第三，力传感器对柔性、耐用度的要求高。关节是受力最复杂和机械传动最频繁的区域，传感器必须具备的一定的柔性和很高的耐用性。
除了力传感器在关节处的应用，力触觉传感器也被用于避免碰撞、探知表面纹理等场景。例如，中国科学院最新研发的微创手术机器人，就用到力传感器进行脏器表面的诊断。
机器人力传感器虽然功能强大，应用场景广阔，但目前主要依赖进口。例如日本的高端阵列式触觉传感器能在10厘米*10厘米大小的基质中分布100个敏感元件，能保持严格的均一、稳定性，但是价格高达10万元。
国内企业在该领域的探索也逐渐进入深水区，以专注三维/六维触觉传感器研发生产的帕西尼感知科技为例，已面世的PX系列传感器，已经能够达到高端机器人需要的参数要求。相信随着产业链的不断完善，更多场景的落地，在触觉传感领域的国产替代浪潮即将来到。
