清华大学深圳国际研究院:在微型柔性机器人触角传感器领域取得新进展

2023-07-13
关注

传感新品


【清华大学深圳国际研究院:在微型柔性机器人触角传感器领域取得新进展】

柔性微型机器人在体积、重量上都远小于传统的刚性机器人,可以胜任诸如狭小地形探测、灾害救援等很多大型机器人难以完成的工作。


但是在触觉感知能力上,微型机器人由于带负载能力弱、尺寸小,其通常无法直接搭载商用传感器和应用传统感知解决方案来获得感知能力,必须通过与微型机器人的结构与功能相匹配的特殊设计,定制微型机器人的传感器。因此如何在微型机器人驱动力弱、功率密度低、结构尺寸小的限制下实现机器人对外界环境的触觉感知,对赋予微型机器人实用化和智能化具有重要意义。




图1 (a)昆虫触角系统的解剖示意图; (b)安装仿生触角的微型机器人; (c)仿生触角感受器的传感原理; (d)仿生触角在机器人主动感知中的应用示意图。


近日,清华大学深圳国际研究院张旻、王晓浩团队受自然界中昆虫触角的启发,提出了一种基于摩擦纳米发电机(TENG)的自供电仿生触角传感器(SBA),用于微型机器人的自主环境感知,辅助微型机器人进行障碍躲避和地形预判。该仿生触角主要由感受器、硬质导线和执行器单元三个部分组成,分别模拟了昆虫触角中的机械/接触化学感受器、神经纤维和肌肉纤维(图1),完成接触感知、信号传导和驱动工作。


仿生触角感受器由银纳米线包覆的多孔弹性体(ACES)为原材料制成,文中探究了ACES的制备工艺、导体性能和摩擦电性能。当感受器部分与外界环境中的物体进行接触时,与外界物体之间形成单电极式摩擦纳米发电机进行信号输出,反映感受器与外界环境的接触状态以及接触物的材料属性。执行器单元由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜骨架和形状记忆合金(SMA)弹簧构成,赋予仿生触角水平方向和竖直方向的运动自由度,使得感受器部分可以进行自主检测动作,实现主动感知。单个仿生触角的重量约为70 mg,并在体积和集成性上与微型机器人相匹配。



图2 基于仿生触角的微型机器人感知系统




图3 (a)仿生触角在水平面上的主动感知(在避障过程中,机器人通过读取墙壁上预设的材料指令完成预设路线的行进);(b)不同接触材料对应的开路电压信号。







图4 (a)仿生触角在竖直面上的主动感知;(b)不同地形对应的开路电压信号输出。


研究团队进一步设计了基于仿生触角的微型机器人感知系统(图2)。通过仿生触角的水平扫掠运动,微型机器人能够主动收集墙壁上预先设置的“材料指令”,使机器人按照预先设定的路线移动(图3)。通过仿生触角的垂直摆动动作,感受器能够区分平面、边缘和斜坡/台阶地形,使微型机器人具有判断地形通过性的能力,保证微型机器人在复杂地形行驶的安全性(图4)。



传感动态


【矩阵光电1.5亿元集成式磁传感芯片项目奠基,进入比亚迪、中国中车、日本村田等供应商名录】

7月10日,由苏州矩阵光电有限公司投资建设的基于化合物半导体的集成式磁传感芯片项目奠基开工。



据悉,该项目总投资1.5亿元,将新建21000平米研发生产基地,其中包含化合物半导体智能化制造车间、磁传感芯片研发实验室、车规级IC产品测试及可靠性实验室、半导体厂务设施等。同时,还将搭建一条涵盖化合物半导体芯片封装、测试、分选的全流程产线和相关汽车电子级实验室,年产值达1亿颗化合物半导体集成式磁传感芯片。


矩阵光电致力于化合物半导体磁传感芯片模块的开发、生产,为工业控制、智能终端、智慧城市、汽车电子等物联网应用领域提供高效率和高性价比的半导体芯片产品及解决方案。江南美凤凰消息显示,目前,矩阵光电已建成国内唯一量产全系列砷化镓、锑化铟霍尔元件生产线,成为国内唯一量产化合物半导体磁传感芯片的IDM领军企业。


矩阵光电在化合物半导体磁传感芯片领域积淀深厚,申请相关专利160余件(其中发明专利80件),已授权发明28件,已授权实用新型41件,进入比亚迪、中国中车、联想、腾讯、瑞史莱姆、日本村田等企业的供应商名录,实现了磁传感芯片和IC应用模块的批量供货。



【巩固气体传感器龙头地位 汉威科技缘何还要加码其他传感器品种?】

近年来,随着人工智能、物联网、5G 等前沿科技的不断发展,传感器在国内的市场规模不断扩大,传感器赛道发展也备受各路资本关注。


面对时代大潮,已经身处气体传感器领域龙头位置的汉威科技,也计划在巩固原有气体传感器龙头地位的基础上,积极布局新传感器品种,变身成为一家综合性传感器龙头企业。




7月9日,汉威科技董事长任红军接受了大河财立方记者的采访,对公司新发展目标的底层逻辑进行了解析,并对河南传感器产业提质发展提出了自己的思考和建议。


持续占据气体传感器龙头位置,汉威科技做对了什么?

汉威科技成立于1998年,依靠不断的创新积累和市场突破,于2009年上市,成为国内首批、河南省首家创业板上市公司。作为国内传感器和物联网行业细分领域龙头企业,其气体传感器国内市场占有率多年位居行业第一,综合实力进入全球气体传感器领域前三。


“之所以能从零起步成长为气体传感器龙头和以传感器为核心的物联网解决方案供应商,汉威科技做对了两件事。”任红军告诉大河财立方记者,其一就是做对了选择,即选择气体传感器这一细分赛道,其二则是沿着传感器的产业链进行持续性的技术创新和版图拓展。


“公司创业之初,传感器产业并不是一个热门赛道,除了少数专业领域,几乎很少有人知晓‘传感器’产品和具体用途。”任红军回忆称。公司创始团队认为,只有当时市面上比较少见、未来市场需求预期十分明确的产品,才符合公司长期发展的需要。


此后,汉威科技的气体传感器和应用发展之路随之展开。


“得益于公司在传感器研发方面的持续性投入,以及借力与一些大学科研院所联合开发,汉威科技相继攻破了多项国内外行业技术壁垒,包括电化学气体传感器、红外光学气体传感器等产品相继摆上了汉威科技的拳头产品展台。”任红军表示。


由此,用于毒气检测和保障工业安全的电化学气体传感器价格,也从早期每颗超过2000元逐步降至500元以下,有力降低了国内工业生产安全保障成本。


在沿着产业链创新和投资方面,任红军介绍,从1998年开始,公司用5年时间就成长为国内气体传感器龙头,但由于当时市场空间有限,销售规模并不大。为实现长足发展,汉威科技决定向产业链上下游延伸,分别涉足传感器材料研发及气体检测仪表领域。


2009年创业板开板,汉威科技成为首批创业板上市企业,此后继续沿着产业链发展的思路进行延伸,并以传感器为原点,通过内生孵化和外延投资并购的方式,向物联网终端应用解决方案全产业链外延发展,在公司搭建了一个完整的物联网产业链生态。


“传感器技术和应用场景具有高度定制化特点,如果靠一家企业一步步去研发,不仅费时费力,而且难度也巨大。”任红军表示,通过资本方式投资不同品种的传感器企业,通过产业基金投资一些传感器早期项目,已成为汉威科技持续丰富产业链生态的重要手段。


传感器品类横向扩展,从气体传感器龙头变身综合性传感器龙头

作为国内气体传感器龙头,汉威科技打造了先进的传感器技术平台,并积累丰富的技术储备,这为汉威科技研发其他品种传感器产品提供了坚实的基础。


“目前公司可以做多个品种传感器,而且汉威科技也需要做出更多品种传感器,才能更好满足客户的需求。”任红军表示,市场有需要,公司有能力更好满足市场需求,这是一个市场供需自然演进的过程,而且多种不同传感器组合在一起,也会产生更多新的功能,可以更好地解决一些复杂场景的应用匹配问题,进一步延展汉威科技业务发展空间。


发展至今,汉威科技传感器业务早已超出气体传感器范畴,并将业务范畴扩展至柔性传感器、压力传感器、流量传感器和红外光学传感器等新领域,应用场景涉及工业生产、医疗,并着重布局了柔性传感器应用场景和车用传感器市场,通过发挥不同传感器的组合优势陆续取得部分车企定点,并积极推进与更多车企交流与定点合作。


此外,汉威科技还与细分龙头茂丞科技合作,布局超声波传感器产业链。


“智能化时代的海量需求之下,已有不少资本纷纷涉足传感器领域。”任红军介绍,为应对由此带来的不确定性,汉威科技也计划从两个方面行动,保持竞争优势。其一是在传统技术产品方面,公司将通过优化供应链来降低成本和提升市占率;其二是加快技术迭代升级,用新技术来应对可能的行业变局。


以红外光学气体传感器为例,围绕该技术核心部件,汉威科技目前已经做了很多储备,并已全面布局建设相关项目,开始进行大规模批量化生产。


面对智慧化时代带来的行业变局,汉威科技的新发展目标也更加清晰。任红军表示,面对时代的需要,汉威科技将在巩固原来气体传感器龙头的同时,通过资本运作和产业链技术创新方式向更多品种传感器延伸,变身成为综合性传感器龙头。


“为此,公司将通过研发创新,一方面横向扩展传感器应用场景,另一方面纵向围绕传感器核心产业链进行延伸和布局。”任红军表示。


河南省传感器优势已显现,有望成为全国物联网版图重要策源地


当前,国内传感器产业正处于由传统型向新一代智能型发展的关键阶段,这也标志着国内传感器产业正在向MEMS传感器、柔性传感器等新工艺、新材料、新技术领域发力,为行业发展创造了新的广阔空间。


而在传感器领域,目前河南已经形成了明显的优势。2022年8月,赛迪研究发布了《2022年中国智能传感器十大园区报告》,郑州高新区登榜中国智能传感器十大园区并位居第四位,仅次于苏州工业园区、上海嘉定区和无锡高新区。


“河南省传感器产业优势明显。”任红军介绍,在郑州高新区,就有汉威科技、新天科技和光力科技三家深交所上市企业,此外南阳市还有森霸传感,鹤壁市有仕佳光子。这些企业的核心产品都与感知相关,共同构建了河南省的传感器产业链特色优势。


“传感器具有和芯片、集成电路类似的属性,是后摩尔时代重要的发展方向,是当下数字经济时代不可缺少的一环,要想在物联网时代打造河南的产业链优势,在全国相关产业体系中占据一席之地,传感器产业是河南当下最具机遇、最重要的发力点之一。”任红军表示。


在任红军看来,河南省在传感器领域已经获得先机,因此,相比于集成电路等产业动辄几十亿,甚至上千亿的投资,河南省在传感器的投资规模不用非常大,就可以取得比较好的产业效果,以巩固和提升河南省传感器产业在全国物联网产业版图中的位置。


任红军建议,可以从两个方面加大对河南传感器产业的关注力度,其一是通过媒体报道的形式,向外界推介河南传感器产业优势,推动各路资本与河南传感器产业融合发展;其二是持续优化河南传感器产业政策环境,发挥我省传感器产业龙头引领作用,吸引全国的传感器产业链企业来到河南投资兴业,持续完善河南传感器生态和提升活力,加快打造形成全国性的传感器创新和技术策源地。






【正式官宣!马斯克成立人工智能公司xAI,目标是了解“宇宙的真实本质”】



当地时间周三,马斯克领导的团队宣布成立xAI人工智能公司。


xAI称公司的目标是了解宇宙的真实本质,虽然是一个独立的实体,但会与“X公司”(推特)、特斯拉和其他公司有密切的合作关系。




xAI定于周五在线上举办活动,马斯克领导的团队将在线回答提问。官网写道,团队成员曾经分别在DeepMind、OpenAI、谷歌研究、微软研究、特斯拉等前沿公司或多伦多大学等学术机构任职过。


xAI联合创始人之一的Greg Yang表示,公司将深入研究人工智能(AI)中的“深度学习的数学”,探索AI的“万物理论”,进而将整个AI技术推向新的高度。


另外,xAI由位于旧金山的非营利组织人工智能安全中心(CAIS)的现任执行主任丹·亨德里克斯(Dan Hendrycks)担任顾问。



【《欧洲芯片法案》获欧洲议会批准,欲打造自主半导体产业链】


4 月 18 日,欧洲议会和欧盟成员国之间达成协议,确定了《欧洲芯片法案》内容,包括具体预算内容。该内容在 7 月 11 日才得到欧洲议会的正式批准。接下来,该法案仍需欧洲理事会的批准才能正式生效。


该法案旨在促进欧洲本土的微芯片生产,以减少对其他市场的依赖。欧洲议会公告称,《欧洲芯片法案》希望将欧盟在全球芯片市场的份额,从不到 10% 提高到 20%。欧洲议会认为,新冠疫情暴露了全球供应链的脆弱性,半导体短缺导致行业成本和消费者价格上涨,减缓了欧洲的复苏。




半导体是未来工业的重要组成部分,它们广泛应用于智能手机、汽车、热泵、家用和医疗设备等领域。目前,全球大部分高端半导体都来自美国、韩国和台湾地区,欧洲在这方面落后于竞争对手。欧盟工业专员蒂埃里 布雷顿表示,欧洲的目标是在 2027 年之前获得全球半导体市场 20% 的份额,目前这一数字只有 9%。他还表示,欧洲要制造出最先进的半导体,“因为这将决定明天的地缘政治和工业实力”。


为了实现这一目标,欧盟将简化建设芯片工厂的审批程序,便利国家援助,并建立一个应急机制和早期预警系统,以防止像新冠疫情期间那样出现供应短缺的情况。此外,欧盟还将鼓励更多的制造商在欧洲生产半导体,包括外国公司,如英特尔、沃尔夫斯比德、英飞凌和台积电等。


欧盟议会以压倒性多数通过了这项法案,但也有一些批评声音。例如,绿党议员亨里克 哈恩认为,欧盟预算中为半导体产业提供的资金太少,需要更多的自有资源来支持欧洲的企业。社会民主党议员蒂莫 沃尔肯则表示,除了增加半导体在欧洲的生产外,还需要推进产品的开发和创新。


【机构:预计2027年中国物联网市场支出全球第一】

北京7月11日消息 近日,IDC发布2023年V1版IDC《全球物联网支出指南》。数据显示,2022年全球物联网总支出规模约为7300亿美元,2027年预计接近1.2万亿美元,五年复合增长率为10.4%。IDC预测,2027年中国物联网支出规模将趋近3000亿美元,位居全球第一,占全球物联网总投资规模的1/4左右。

技术维度看,硬件是物联网占比最大的技术市场,占比接近物联网IT总投资规模的一半。聚焦硬件市场,随着越来越多的企业开展物联网项目,物联网服务器市场将迎来高速增长,五年增速超过了20%。除硬件之外,服务也是物联网占比较大的技术市场,占比接近物联网IT总投资的40%。

此外,随着物联网市场的不断扩大,物联网设备正在持续产生惊人的数据量,而这些海量数据中蕴含着巨大的有待发掘的价值。因此,物联数据分析相关的软件子市场——分析应用技术将拥有良好的市场前景,其五年增速超过了25%。

除此之外,在连接技术方面,中国大力推广“5G+物联网”以便丰富通信技术供给,拓展物联网应用场景。其中,低功耗广域网的覆盖面正扩展至更广阔的地区和应用领域以降低物联设备的成本。IDC预计,低功耗广域网五年增速将超过15%。

从行业的角度来看,在五年预测期内,制造业、政府、公共事业、专业服务和零售均为中国物联网支出主要的终端用户,其用户合计占比接近中国物联网支出的七成。其中,离散制造和流程制造占比超过中国物联网支出的三成。与制造业相关的应用场景生产资产管理将成为未来几年物联网市场最大的投资方向。



您觉得本篇内容如何
评分

评论

您需要登录才可以回复|注册

提交评论

新利18国际娱乐

传感器行业综合服务平台,立志于建设便捷方便的传感器选型器、行业专业媒体

关注

点击进入下一篇

DSOX4054A是德科技DSOX4054A示波器

提取码
复制提取码
点击跳转至百度网盘