90%依赖进口 中国触觉传感器危机如何破解?

源于:        2022-09-16

90%依赖进口 中国触觉传感器危机如何破解


给一个压力,还一个电信号。触觉传感器的简单转变就能让真实世界以“二进制”的方式传给机器人……具体来讲,传感器只是一种检测装置,它能够将感受到的信息进行传输、处理、存储、显示、记录和控制等功能。传感器拥有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化和网络化等特点,可以说,传感器就像是给物体安装上了各种器官,让物体拥有了包括味觉、嗅觉和触觉等在内的诸多感官。



而触觉传感器则是用于机器人中模仿触觉功能的传感器,是工业机器人核心部件。可以说,掌握触觉传感器便是在国际上掌握了又一核心技术。



然而,目前国内传感器企业大多从事气体、温度等类型传感器的生产,几乎没有传感器制造商进行触觉传感器的生产。多重因素影响下,我国触觉传感器产品与技术正经历着“渐行渐远”的尴尬局面。



我国传感器产业面临巨大挑战




尽管我国传感器产业近年来发展迅速,应用模式也日渐成熟,但是,正如上述背景所说,在国际触觉传感器技术不断攀升的背景下,我国产业档次偏低、技术创新能力较差,低端传感器过剩而中高端被国外垄断等问题突出,显然我国的传感器产业与国外差距较大。



目前全球的传感器市场主要由美国、日本和德国这几个国家的龙头企业主导,与全世界超过2万种传感器相比,美国在市场中占据了其中将近1.7万多种传感器,而中国国内仅仅只能生产其中的1/3。



而在产品的水平与质量上,我国与世界的差距也较为明显。可以说,在传感器领域,我国的整体水平要远远落后那些传感器强国,不管是在传感器设计、制造,还是传感器应用和产业化等技术方面都与国外有着明显差距,也因此处处被卡脖子。这样的窘境,甚至在一定程度传感器技术发展滞后已掣肘国内战略性新兴产业的顺利推进。



产业基础创新发展目录(2021年版)



多年来,虽然我国一直试图改变中高端传感器需要依赖进口的不利局面,我国的专家、学者、研究人员经过努力,也取得理论和专利上的创新。但现实的问题是,由于中高端传感器对技术要求极高,而我国目前又无法突破这方面的技术壁垒,因此出现了面对中高端传感器,“利润低、突破技术壁垒的难度大,大企业不愿做;小企业即便有心,也没有相对应的技术和资金实力去做”的尴尬局面。



解决触觉传感器“卡脖子”问题刻不容缓




我国触觉传感器领域面临的危机有多严重?以高精度压力传感器为例,制造高精度压力传感器的核心压力传感元件,很多依然需要进口。这不仅阻碍着计算机的发展,更因为进口核心元器件需要占据了传感器厂商很大的成本,导致国内大部分压力传感器厂商一直处于低利润率状态。



高精度压力传感器



另一方面,材料纯度等也是从实验室到工业生产的“扼咽之处”。导电橡胶、导电塑料、碳纳米管、石墨烯等都是可用作触觉传感器的材料。而国内的材料质量、生产水平并不稳定。



针对国际大环境, 2021年以来,工业和信息化部等部门先后出台《基础电子元器件产业发展行动计划(2021—2023年)》《物联网新型基础设施建设三年行动计划(2021-2023年)》等文件,开展传感类元器件等重点产品高端提升行动,重点补齐高端传感器、物联网芯片等产业短板。上海、浙江、江苏、河南等多地相继发布加快智能传感器产业发展及产业园区建设的相关政策措施,有力推动了产业发展。



专家则认为,我国面对触觉传感器“卡脖子”,一定要注重提升传感器产业链合作水平,整合上下游技术,主动出击、狠下功夫补链、强链,找到传感器技术等短板弱项的定点攻关和突破方向。



三维/六维触觉传感器或成为最佳“突破口”




想要在触觉传感器领域实现突破,当前的重点工作,则需要更多地关注在多维力/力矩传感器的应用领域。



国内对六维力传感器的研究于上世纪80年代初期开始,中科院合肥智能机械研究所于1987 年研制出我国第一台六维腕力传感器之后陆续有哈尔滨工业大学、华中理工大学、东南大学等单位研制出多种规格的多维力/力矩传感器,展现了我国多维力/力矩信息获取研究领域的蓬勃发展态势。



目前,在这一方向上,各方更加专注的问题包括:现代工业机器人怎么样充分利用多维力/力矩传感器以及其它感知系统来完成各种环境下更多更复杂的机器人作业,使工作更加精确、生产效率更高、成本更低;如将多维力/力矩传感器利用到工业机器人自动装配生产线,结合更实时更有效的算法,使智能工业机器人能够更好的进行精密柔性机械装配、轮廓跟踪等作业。



维力传感器



伴随着燕山大学、哈工大,大连理工等高校逐渐深入这一课题。国内企业在该领域的探索也逐渐进入深水区,例如海伯森技术(深圳)有限公司、南京神源生智能科技有限公司等都已经加入这一赛道。



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。



总的来讲,随着全球新一轮科技革命和产业变革深入发展,5G、人工智能、物联网、大数据、云计算等技术不断突破,作为与外界环境交互的重要手段和感知信息的主要来源,智能传感器市场需求日益旺盛。中国工业和信息化部电子信息司副司长杨旭东近日则表示,产业发展迎来巨大历史机遇。预计到2023年,中国传感器市场规模将突破3800亿元。



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