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为机器人制作“感知神经”
2024-02-28 09:11
来源: 陕西日报 访问量:
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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。

“近年来,汉中市委、市政府始终把科技创新摆在发展全局的核心位置,着力壮大创新主体,促进‘四链融合’,科技创新赋能高质量发展能力显著增强。如今,科技创新对高质量发展的支撑性、引领性作用不断增强。我们将不断增强创新这个高质量发展的第一动力,进一步优化创新资源布局、放大创新辐射效能,不断开辟发展新领域新赛道、塑造发展新动能新优势。”汉中市政协副主席、科技局局长刘伟说。(转载自:陕西日报  记者杨露雅 文/图)

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