一只机器人手,正在从 "抓住物体" 走向 "感知细节"。
近期,特斯拉公开了一项机器人触觉传感器专利申请。该专利围绕能够贴合手指、拇指和掌面的三维柔性触觉阵列,提出了相应的感知结构与可扩展制造方法,将精细感知与规模化制造纳入同一技术方案。
对于机器人灵巧手而言,全掌触觉的重要性日益提升。让这些区域获得精细触觉,既需要传感器感知细微的接触变化,也需要适应复杂曲面,并具备稳定制造和装配的能力。
让薄膜式触觉兼顾高分辨率感知与规模化应用,是机器人触觉技术发展的重要方向。
围绕这一方向,国内柔性触觉公司也在持续推进高分辨率感知、复杂曲面覆盖与工程化落地。
DeepSkin 是变格科技旗下的柔性触觉品牌,聚焦高分辨率薄膜式触觉,致力于推动精细感知技术的产品化与应用。依托母公司在高密度电极、自研芯片与柔性电子制造领域的十余年积累,DeepSkin 已形成高分辨率触觉阵列与自研触觉采集能力,重点布局灵巧手全掌触觉与机器人身体大面积电子皮肤。
1 16,384 点高分辨率阵列,让薄膜触觉感知更多细节
高分辨率触觉能够记录接触区域内部更细致的空间差异,使物体轮廓、接触边缘及局部形貌等信息得到呈现,为机器人提供超出简单接触检测的空间信息。
DeepSkin 将高密度电极与自研触觉芯片相结合,通过薄膜式触觉阵列获取接触区域内的空间分布信息,并形成直观的触觉响应图像。
目前,DeepSkin 已实现 9,216 点、16,384 点的高分辨率触觉阵列,展现出细致的触觉响应成像效果。
对于需要处理小物体、识别接触边缘及判断局部接触状态的机器人操作任务,更细致的触觉信息能够为抓取与操作调整提供支持。
精细感知能力还需要覆盖实际操作中的不同接触区域。
机器人在捏取、握持和托举物体时,接触位置并不固定。捏取可能主要依靠指尖,握持需要指腹和指侧参与,托举则可能由掌面承担接触。随着动作推进,接触区域也会发生变化。
DeepSkin 围绕灵巧手的实际操作需求,实现覆盖指尖、指腹、指侧、指节及掌面等关键区域的全掌触觉,并可根据不同手型和操作任务,对感知区域、阵列规格及柔性结构进行设计。
不同部位对感知密度与覆盖面积的需求有所差异。指尖等精细操作区域需要获取更多局部接触细节,掌面等承托区域则需要覆盖更大的接触范围。根据实际任务配置感知资源,能够兼顾局部感知精度与整体覆盖范围。
从局部高分辨率阵列到全掌触觉,DeepSkin 将精细感知能力延伸至更多实际接触位置,为机器人获取更完整的触觉信息提供支持。
2 高分辨率薄膜式触觉走向批量应用,关键在电极制造与信号采集
当薄膜式触觉能够呈现越来越细致的接触信息,工程实现的重点便转向感知效果的稳定复现。更多传感器、更大的覆盖面积以及不同产品配置,对精密制造和系统设计提出了更高要求。
首先是电极制造。感知单元越密集,对制造精度和加工一致性的要求也越高。局部缺陷、连接异常或不同区域的加工差异,都可能影响有效感知信息。
其次是面积扩展。从局部高分辨率阵列延伸至指侧、掌面乃至机器人身体表面,需要兼顾局部感知精度、整体均匀性、连接可靠性和柔性装配。小面积产品上的感知效果,也需要通过工艺控制延续至更大覆盖范围。
再往后,是与高密度阵列相匹配的信号采集。感知单元增加,意味着需要读取的数据更多,对采集速度、信号质量和数据处理能力提出了更高要求。只有密集感知单元产生的信息能够被有效读取,高密度才能转化为可用的高分辨率触觉信息。
精密电极制造与触觉采集能力,是 DeepSkin 实现高分辨率薄膜式触觉的重要技术基础。
围绕上述技术要求,DeepSkin 已将高密度电极、柔性薄膜制造与自研触觉采集技术应用于产品开发,形成覆盖触觉感知、信号采集与数据输出的技术能力。
在精密电极方面,长期积累的高密度电极开发与制造技术已应用于 DeepSkin 高分辨率薄膜式触觉产品,实现密集感知阵列的开发,并为加工精度及制造一致性提供工艺保障。
在大面积制造方面,DeepSkin 结合高精度薄膜电极制造与柔性结构设计能力,开发适配不同接触区域的触觉产品,兼顾局部感知精度、整体均匀性与结构适配需求。
在灵巧手与夹爪方向,DeepSkin 传感薄膜厚度可控制在 500 微米以内,支持 2.5 毫米弯折半径;在大面积应用方向,单片最大尺寸约 2.2 米 ×1.2 米。
在触觉采集方面,DeepSkin 通过自研芯片与高密度感知阵列的协同开发,实现密集感知信息的采集、处理与输出。
以阵列规模为例,从 16×16 扩大至 128×128,感知点数量由 256 个增加至 16,384 个,增长 64 倍。随着阵列规模扩大,采集系统需要在有限周期内处理更多数据,对芯片读出能力和系统处理能力提出了更高要求。
DeepSkin 自研触觉芯片与技术平台最高可支持约 2 万个感知点,芯片级读出速率可达 200Hz,对应 5ms 采集周期。
高密度电极实现密集感知阵列,自研触觉芯片完成信号读取与处理,两项技术相互配合,使高分辨率触觉信息能够被有效获取和输出。
面向机器人整机厂,DeepSkin 已形成覆盖触觉传感器、自研采集芯片、采集硬件及 SDK/API 的全栈技术能力,可提供软硬件一体化、支持即插即用的触觉解决方案。
从高密度电极制造到触觉数据输出,DeepSkin 已形成贯通触觉感知、信号采集与系统集成的技术能力,持续推进高分辨率薄膜式触觉产品开发与制造。
3 超 10 亿元出货积累与车规级质量体系,支撑触觉批量制造
对于机器人整机厂而言,触觉产品的批次一致性与长期稳定性,直接关系到系统标定、装配调试和后续维护成本。
机器人完成触觉系统标定后,如果更换同规格传感器,相同接触条件下的输出却存在明显差异,原有标定就可能需要重新检查,系统也可能需要再次验证。随着部署数量增加,这些差异还会进一步影响维护效率与使用成本。
稳定的批量制造能力,需要成熟的精密制造、生产过程控制与质量管理体系。
DeepSkin 所依托的柔性电子产业体系,拥有十余年的高精度薄膜电子产品研发、制造与交付经验,积累了精密制造、规模生产与质量管理能力,为薄膜式触觉产品的制造导入提供了产业基础。
该产业体系已积累 200 多项相关专利,高精度薄膜电极产品累计出货金额超过 10 亿元人民币,覆盖无锡、嘉善、南宁、惠州四大生产基地,拥有约 4.5 万平方米无尘车间,并积累了以 IATF 16949 汽车行业质量管理体系认证为代表的车规级质量管理经验,以及车载电子产品的开发与交付经验。
这些长期积累的制造和质量管理能力,覆盖精密制造、生产过程控制与产品质量追溯等环节,为 DeepSkin 薄膜式触觉产品的制造一致性、制造导入及批量交付提供了产业基础。
具体到触觉产品,除了控制不同器件之间的响应差异,还需要关注传感器在长期使用中的性能变化。
柔性材料在持续受力和反复接触过程中,可能出现蠕变、应力松弛及迟滞等现象。机器人在抓取、保持和放置物体的连续动作中,需要触觉信号保持稳定,减少材料变化对接触状态判断的影响。
在稳定性与耐久性方面,DeepSkin 相关产品的蠕变指标小于 1%,法向压力耐久超过 1000 万次。
对于机器人整机厂而言,产品的实际价值还体现在长期使用和后续维护中。批次之间保持一致的响应表现、产品偏差能够追溯、传感器更换后减少重复调试,都直接关系到持续交付和应用部署。
目前,DeepSkin 高分辨率薄膜式触觉传感器及自研触觉芯片已形成完整的感知与采集系统,相关产品已完成一线客户上机验证,并进入小批量量产阶段。
从高分辨率感知到产品制造,再到系统集成与批量交付,DeepSkin 正将长期积累的柔性电子技术和制造经验转化为面向机器人客户的产品能力。
随着机器人灵巧操作对接触信息的需求不断增加,高分辨率薄膜式触觉的应用正从局部精细感知延伸至全掌覆盖和身体大面积电子皮肤。感知精度、结构适配、信号采集与制造一致性,共同影响着触觉技术的实际应用效果。
DeepSkin 将持续完善高分辨率薄膜式触觉产品体系,发挥高密度电极、自研触觉芯片与成熟柔性电子制造体系的协同优势,让精细触觉从技术成果走向稳定制造与实际应用。
(来源:电子皮肤)
