从六维力传感器的“触觉”感知，看国产工业传感技术创新-感算商城

在此之前的疫情影响下，呼吸道传染病常态化防控需求持续攀升，基层采样人力缺口与院感防控压力日益凸显，值此背景下，采样机器人“横空出世”。

采样机器人通过前沿机器视觉与精密力控技术的高效联合实现采样运动路径规划和采样力度的控制，完成自动化采样作业，相对人工操作具有稳定性更高、持续性更好和环境适应性更强等特点，可有效替代人工。

采样机器人的“感知能力”

采样机器人配备了视觉引导系统，通过特定算法识别人体面部特征和口腔内的扁桃体，这样就可以以“视觉感知”控制机械臂抓取拭子，并将拭子放入咽喉对应部位完成采集工作，再将样本回收。

机器是遵循指令设定完成工作的，只用视觉引导还远远不够，因为保证采样的安全性是至关重要的，所以采样过程中力度的把握极为关键。如果力过大会对人体造成刺激或伤害，力太小则导致采集不合格，这就要求机械臂拥有触觉的感知功能，将机械臂的力量控制在安全阈值内。此外要收集足够的样本，采样时一般会反复旋转让拭子接触咽喉的不同部位，这就涉及了多个方向力的感知，检测机器人部署六维力测量系统可获取“多方向力感知”，能有效控制拭子轻柔地接触咽喉，避免人体损伤。

六维力传感器赋予机器精密“触觉”

力觉维度越高，其技术研发难度越高，对应的使用要求也更加严格。六维力传感器，顾名思义就是精确测量六个维度的力（Fz,Fx,Fy）、（Mz,Mx,My），是目前维度最高的力觉传感器，可以反馈全面的力觉信息，应用于机器人智能装配中，解决碰撞检测、柔性拖动力控问题，以此保持设备的稳定位置或高度重复轨迹应用。

例如在某个精密零件的装配车间，机器人长时间连续的工作容易引发故障，造成设备和产品的损伤，因此机器人的稳定性、抓取精确度和实时状态反馈尤为重要，需要部署六维力传感器增强关节的柔性。此外要避免高负荷或高节拍下机器测量不准或者工作过载的问题，还需要传感器同时解决温漂、蠕变、串扰和结构等问题，全方位的提升产品应用性能。

就比如“串扰”这个指标，他能反应六维力测量误差水平，市场上比较常见的品牌标准值基本居于2~5%FS，而海伯森HPS-FT系列的轴间串扰可做到＜2%FS，可应用于精度要求高、量程要求低的场合，比如医疗领域的手术机器人或触觉腹腔镜仪器等。除此之外，海伯森六维力产品系列均通过算法和结构的双重优化实现了低温漂、高精度和高静态过载保护，080系列六维力传感器（已有防爆资格认证）在2000Hz测量频率下迟滞仅为0.5%FS，有效提升了机器人作业的精度和稳定性，除了医疗辅助、运动力检测和风洞测试等一些特殊的服务和应用，还可用于工业精密装配、柔性打磨抛光等。

六维力传感器是实现工业机器人灵活力控的核心部件，装配六维力传感器的机器人获得了精密的“触觉”感知，可为工业自动化生产提供强力辅助。

传感技术已纳入国家战略发展技术

目前，工业制造领域六维力的应用已经成熟，但是国内高端品牌市占率并不高，主要是因为本土传感器产业发展起步晚，基础研究落后于发达国家，从业主体少。另外研发生产配套不完善，缺少高端的标定检测等装备，产品精度不足导致竞争力减弱，高端产品市场被国外垄断。

不仅仅是六维力传感器，其他高端装备和技术也存在“卡脖子”的困境，比如半导体加工设备及材料、超高精度机床和工业机器人等。

在高端装备制造领域我国和发达国家仍有较大差距，主要是因为装备性能的落后，作为现代工业基础的传感器，其技术突破对于高端装备制造的意义十分重大，尤其是多传感技术的融合可以为高端装备赋予更全面的检测能力，以实现复杂或严苛环境的应用需要。因此，国家将传感器技术上升到战略发展层面，中央到各地对于传感器的扶持政策也在陆续出台，工信部、发改委将智能传感器纳入战略性新兴产业重点领域，明确为 “数字经济核心产业”，与 5G、AI、工业互联网并列。