2月20日，中航電測(cè)的工人在制作傳感器。
記者 楊露雅文/圖
在科幻電影中，機(jī)器人不僅外觀和行為舉止與人類(lèi)無(wú)異，甚至在很多方面超越了人類(lèi)。擁有一個(gè)智能機(jī)器人，是觀眾的美好憧憬，實(shí)現(xiàn)這一愿望也是科學(xué)家和研發(fā)人員努力的方向。
如何才能制作出電影里那樣的機(jī)器人呢？中航電測(cè)儀器股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中航電測(cè)”）正在研發(fā)的六維力傳感器，或許能提供一些幫助。
近年來(lái)，機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)快速增長(zhǎng)。機(jī)器人機(jī)械臂末端力值檢測(cè)的關(guān)鍵元件——六維力傳感器的研發(fā)工作變得尤為重要。
六維力傳感器能夠同時(shí)檢測(cè)三個(gè)方向的力值和三個(gè)方向的扭矩值，具有全方位感知、靈敏度高、精確度高、反饋實(shí)時(shí)的性能優(yōu)勢(shì)，可以幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化控制。
“我們可以將機(jī)器人中的六維力傳感器想象成人的感知神經(jīng)，它賦予了機(jī)器人‘細(xì)膩的感觸’，能使機(jī)器人動(dòng)作更精細(xì)、更柔順，更接近人類(lèi)的動(dòng)作。”中航電測(cè)漢中分公司副總經(jīng)理蘇絳介紹，目前，中航電測(cè)六維力傳感器技術(shù)難題已基本攻克，團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行小批量制作前的工藝技術(shù)優(yōu)化。
當(dāng)下，我國(guó)的六維力傳感器仍處于產(chǎn)業(yè)早期階段。中航電測(cè)作為國(guó)內(nèi)傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，2022年便開(kāi)始著手六維力傳感器的探索研發(fā)。
從最初的設(shè)想，到如今取得初步成果，項(xiàng)目組成員一步一個(gè)腳印。回顧研發(fā)過(guò)程，大家感觸頗深。“研制之初，大家對(duì)六維力傳感器的樣子、原理、結(jié)構(gòu)，以及怎么測(cè)試、怎么使用，一點(diǎn)兒概念都沒(méi)有。我們就先從理論入手，通過(guò)查閱資料，開(kāi)展了大量理論分析和仿真分析，逐漸掌握六維力傳感器的基本原理，確定了基本結(jié)構(gòu)。”中航電測(cè)六維力傳感器項(xiàng)目組經(jīng)理劉超說(shuō)。
但將理論付諸實(shí)踐時(shí)，項(xiàng)目組成員的挑戰(zhàn)才剛剛開(kāi)始。六維力傳感器屬于高端精密傳感器，內(nèi)部有六組惠斯通電橋，制作工藝與常規(guī)傳感器存在明顯差異。起初，項(xiàng)目組成員按傳統(tǒng)工藝制作樣品時(shí)，碰到了許多從未遇到過(guò)的問(wèn)題。
每出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，項(xiàng)目組成員就要從理論開(kāi)始重新分析，找到可能的原因，再建立仿真模型，進(jìn)行檢測(cè)，循環(huán)往復(fù)，直到將問(wèn)題逐一擊破。
“如何通過(guò)解耦提高傳感器的串?dāng)_精度，是制作六維力傳感器的主要難點(diǎn)之一。解耦算法是各個(gè)公司的核心機(jī)密，沒(méi)有先例可以借鑒。我們通過(guò)查找網(wǎng)絡(luò)資料、與高校交流、邀請(qǐng)公司技術(shù)專(zhuān)家研討，再結(jié)合產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)，先后提出了三種解耦算法。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，我們最終成功將串?dāng)_誤差降低到0.3%，達(dá)到了國(guó)際一流水平。”中航電測(cè)漢中分公司副總經(jīng)理李永江說(shuō)。
當(dāng)生產(chǎn)問(wèn)題得到解決，樣品也趨向成熟，如何檢測(cè)產(chǎn)品性能的問(wèn)題又?jǐn)[在項(xiàng)目組成員面前。
常規(guī)的傳感器都是單方向加載，但六維力傳感器需要六個(gè)方向加載，現(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備和系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足要求。經(jīng)過(guò)討論，大家一致決定：沒(méi)有設(shè)備就自己研發(fā)設(shè)備，沒(méi)有系統(tǒng)就自己研發(fā)系統(tǒng)。
“我們當(dāng)時(shí)請(qǐng)教了很多專(zhuān)家學(xué)者，還去了北京、江蘇等地的設(shè)備廠家進(jìn)行調(diào)研。最后，結(jié)合公司現(xiàn)有的測(cè)試條件，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套六維力傳感器測(cè)試系統(tǒng)，成功解決了六維力傳感器的測(cè)試問(wèn)題。”李永江感嘆，如今，離六維力傳感器被正式安裝進(jìn)機(jī)器人“身體”的日子越來(lái)越近，項(xiàng)目組成員終于看到了勝利的曙光，信心也越來(lái)越足。
六維力傳感器的創(chuàng)新研發(fā)就像一次闖關(guān)，而類(lèi)似這樣的闖關(guān)，企業(yè)（原名國(guó)營(yíng)中原寶石廠）從1965年成立至今就一直在進(jìn)行，積累了雄厚的科技研發(fā)力量、一體化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平。截至目前，中航電測(cè)共有289件專(zhuān)利，且獲得眾多國(guó)際認(rèn)證。
傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)之一，傳感器產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)俏沂〈_定的制造業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈之一。漢中市作為陜西省重要的傳感器科研中心和制造基地，具備完善的傳感器發(fā)展資源，傳感器上下游產(chǎn)業(yè)鏈健全。
“我們將積極打造傳感器智能工廠，提升企業(yè)創(chuàng)新能力；助推傳感器產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，推動(dòng)傳感器產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為中航電測(cè)成為世界電測(cè)先鋒不斷努力。”中航電測(cè)漢中分公司總經(jīng)理劉建群說(shuō)。
“近年來(lái)，漢中市委、市政府始終把科技創(chuàng)新擺在發(fā)展全局的核心位置，著力壯大創(chuàng)新主體，促進(jìn)‘四鏈融合’，科技創(chuàng)新賦能高質(zhì)量發(fā)展能力顯著增強(qiáng)。如今，科技創(chuàng)新對(duì)高質(zhì)量發(fā)展的支撐性、引領(lǐng)性作用不斷增強(qiáng)。我們將不斷增強(qiáng)創(chuàng)新這個(gè)高質(zhì)量發(fā)展的第一動(dòng)力，進(jìn)一步優(yōu)化創(chuàng)新資源布局、放大創(chuàng)新輻射效能，不斷開(kāi)辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道、塑造發(fā)展新動(dòng)能新優(yōu)勢(shì)。”漢中市政協(xié)副主席、科技局局長(zhǎng)劉偉說(shuō)。
