一、综述
1.探讨特斯拉人形机器人传感技术
东莞墨线为特斯拉人形机器人提供的主要传感器样本为柔性传感器,规格包括1×2厘米、1×1厘米和1厘米×4厘米。与高密度传感器的布局(如手指上的96点左右)相比,这些传感器的粒度相对粗略。
目前,特斯拉可能在机器人上使用高密度压力传感器。这些传感器的手指被硬支撑覆盖,表面可能是硅胶或橡胶,以实现软外观和硬支撑的结合。
市场上的机器人传感器采用压阻式、压电式、电容式等多种技术路线。柔性传感器的价格相对较低,可能是高密度检测方案成本的20-30%。
2.柔性传感器技术方案分析
柔性传感器的监测原理不同:压电阻适用于监测恒定变化;压电对频繁变化更敏感,适用于心率检测;电容生产难度大,受机械间距影响明显。
应用中柔性材料的细节是:柔性传感器通过电路阵列进行监测,阵列中的交错点分布有压敏材料,可以精细捕捉压力变化。
在成本和应用范围方面,单手柔性传感器的成本约为2000-3000元。手脚需要密集的布置点,而胸部和背部的成本可能较低。
3.探讨柔性传感器的技术路径
柔性传感器的技术优势在于它能在多曲面上布置,适应复杂的非平面形状,满足客户对柔软、自然外观的需求。
目前市场的主要需求是压力检测功能,由于检测方法更加成熟方便,对温湿度检测的需求较低。
在生产过程中,有三个主要过程:导电油墨成本高,压阻材料布局简单,成本节约,霍尔材料传感器多点布局成本高,不适合大规模生产,制造过程有限。
4.趋势与挑战
柔性传感器早期主要用于床垫和座椅碰撞检测,近年来开始用于工业机器人,但由于技术和成本问题,进入机器人领域较晚。
核心技术壁垒主要包括材料一致性难以维持、温度变化下的稳定性、加工脆弱材料难度大、制造成本低但整合难度大等。
降低成本的方法可能包括通过大面积一次性生产后切割来提高产量,提高自动化程度,减少手动操作,提高传感器的可采性和自动组装能力。
5. 探索国内外柔性传感器投资机会
国内一些机器人零部件制造商正在布局电子皮肤领域,如拓普,已经开始招聘与电子皮肤相关的人员。然而,该行业尚未形成广泛的合作关系,也没有与特斯拉供应链直接相关。
柔性传感器的主要应用领域包括机器人、床垫和汽车座椅,其中新能源汽车领域对传感器的需求很大。
国内外柔性传感器技术存在一定差异,主要集中在科研用途上,国内外尚未大规模应用于消费品。国内外价格不同,国外产品价格可能更高。
在产业链中,生产压印材料、柔性材料和压阻或压电材料的制造商可能会获得最大的红利。虽然电路易于复制,但柔性材料和基底压阻材料的大规模生产仍面临挑战。
6. 传感技术创新缺乏动力
由于缺乏迭代进步,科技公司的收入增长停滞在3000万元,缺乏推动技术进步的动力。
大多数国内柔性传感器制造商规模较小,研发能力有限,大多是铸造厂。关键在于生产工艺和基材的选择、油墨喷涂和模材技术路线的差异。
柔性传感器膜材料技术可制成单层复合布,具有噪声低、应用范围广的优点,包括座椅厂和床垫厂。
二、Q&A
Q: 东莞墨线公司为特斯拉人形机器人提供了什么样的电子屏幕样品?它的应用场景是什么?
A:东莞墨线公司为特斯拉提供的样品为柔性传感器,尺寸约1×2cm主要用于测试传感器的灵敏度和加工潜力。这些传感器的具体应用场景是在机器人手指上。虽然样品密度低,每平方厘米70或80点左右,但与高密度传感器相比,它们由聚合物材料组成,内部支撑为硬材料。
Q: 在特斯拉发布的视频中,人形机器人的手指用什么类型的传感器捏鸡蛋?
A: 根据视频内容,特斯拉人形机器人似乎用高密度的压力阵列传感器捏鸡蛋,而不是柔性传感器。虽然传感器可能覆盖软材料(如硅胶或橡胶),但它有一个硬支撑结构来抓住物体。理论上,柔性传感器也可能实现这一功能,但压力传感器可能在实际应用中实现。
Q:当前其它人形机器人产品在柔性传感器上的应用情况如何?
A:除特斯拉外,其他人形机器人的具体应用尚不清楚。一些机器人可能在手中使用压力阵列,如帕西尼的柔性传感器。他们的手掌和手指使用压力传感器技术。如果作为成品销售,单点传感器的成本可能在几百元左右,但似乎还没有进入大规模生产阶段。
Q:柔性传感器在性能、成本和技术方面,MEMS 和霍尔传感器有什么区别和优点?
A:MEMS 霍尔传感器成本高,因为它需要高精度的检测链路和复杂的制造工艺。相比之下,柔性传感器的成本,特别是聚合物薄膜的类型,可能只是 MEMS 与霍尔传感器的二三十百分比。在技术性能方面,各种传感器的精度各不相同, MEMS 与霍尔传感器精度可能较高,而柔性传感器精度可能较低,约为正负10%。然而,柔性传感器的优点是成本控制,它监测压力,工作原理相对简单,因此整体成本可以保持在较低水平。目前市场上的传感器方案包括压阻、压电、电容和压力阵列传感器。
Q:请比较压阻式、压电式和电容式传感器的工作原理及其适用场景。
A: 压阻式传感器适用于监测恒压变化。如果受到一公斤力,电阻会稳定在相应的值上,只需测量电压即可。压电传感器适用于监测频繁变化的场景,如心跳,因为压电材料在压力下会产生微小的电流,但压力消失后会消失,其敏感性可达几微克。至于电容传感器,其原理与压阻传感器相似,但更为复杂,因为它对两极间距的变化非常敏感,难以监控,电路设计也更为复杂。另外,电容式传感器一次性制造难度大,不易量产。
Q:柔性传感器的点是什么?在应用中,如机器人手指,通常会布置多少点?
A: 点位是指传感器上用于检测压力的特定位置。在特定区域,如机器人手指的指尖,可以设置多个点。以11毫米×以8mm面积为例,可布置96点(形成12点)×8 阵列),以便感知该区域不同位置的压力变化。该传感器通过电阻阵列实现,每个交叉点都覆盖着压敏材料,而不是整个设备。这种设计可以产生详细的压力分布图像。对于机器人应用程序,传感器的布局取决于其功能要求。有些机器人可能只需要在指尖布置,有些机器人可能需要在整个手和背部布置点。
Q:制作覆盖整个手的柔性传感器要花多少钱?
A:成本会根据功能要求和点数而变化。如果是单个手指的机器人应用,可能只需要在几个手指上布置传感器。对手掌传感器没有明显的需求,所以只考虑手指。全手版柔性传感器的成本在2000-3000元左右。
Q:除了手,你认为柔性传感器还可以应用于身体的哪些部位?
A:除了手和脚,胸部或背部等机器人的其他大面积部位可能不需要太密集的点布局,可能只需要几个点用于碰撞保护功能。相比之下,由于手脚的敏感性,需要更高密度的点覆盖。但目前对胸部或背部的防撞要求较低,这些功能可以通过激光雷达等其他技术来实现。如果只用于大面积检测,成本可能相对较低,可能只有几百元。
Q:在未来的技术路线上,哪种柔性传感器更有可能应用?柔性传感器比MEMS和霍尔传感器有什么突出的优点?
A: 柔性传感器的主要优点是其电路板可以使用弯曲材料,如 PIA或 PT 材料,能适应不平整的表面,适用于多曲面布置。相比之下,MEMS 霍尔传感器可能更适合平面应用。因此,柔性传感器更适合不需要硬外观和曲面或多曲面的场景。
Q:目前,柔性传感器主要检测压力功能。客户是否开始关注其他皮肤感知功能,如温度和湿度?
A:目前收到的需求主要集中在压力检测上,目前还没有客户对温湿度检测的需求。检测温湿度的方法还有很多,不一定要依靠安装在皮肤上的传感器。
Q:柔性传感器的生产工艺和零部件的生产工艺能否简单介绍?
A:柔性传感器的生产首先需要确定基础材料,规划电路布线;大多数传感器需要布线设计。接下来是压阻材料的选择,电容式传感器的设计相对简单。目前,压阻材料的主要方向有三个:一是使用导电墨。虽然成本高,质量控制复杂,工艺涉及涂层、测量和干燥步骤,但导电墨的一致性难以保证。二是采用聚合物膜,其在任何地方的贴合能力使其在批量生产中更加简单、低成本。第三,软磁体材料,虽然材料本身很便宜,但支持霍尔设备的布局和监控更加复杂和昂贵。在数据处理方面,数据量通常很小,不需要先进的SOC就可以用低端MCU进行处理。至于硬元件,如果贴在柔性电路板上,轻微弯曲可能会导致元件脱落,因此不适合大规模生产。
Q:柔性传感器的技术发展历程和未来趋势是什么?
A:柔性传感器在国外的研究历史可以追溯到二三十年前。在早期阶段,它主要用于监测压力分布和人体姿势的床垫和座椅。然而,它在机器人和工业领域的应用近年来才开始兴起。展望未来,柔性传感器可能会朝着小型化、高精度的方向发展,并有望广泛应用于各种工业领域。
Q:柔性传感器的核心技术和生产难点在哪里?
A: 在数字稳定性和温度稳定性方面,柔性传感器的核心技术在于基础的一致性,确保生产出来的产品达到高标准。关键挑战在于传感器的制造难度,部分传感器对高温敏感,不能采用热压工艺处理。此外,如何有效地与其他产品集成也是一个难题。通过配方设计和高速混料机实现材料一致性,旨在使导电材料均匀分布。核心问题在于能否实现大规模生产和自动组装。
Q:降低柔性传感器成本的策略有哪些?
A: 降低成本的关键与生产效率密切相关。大面积产品的一次性生产和切割可以显著降低成本。同时,提高生产过程的自动化程度也是降低劳动力成本和效率的关键。传感器需要具有良好的切割性能,工艺流程需要达到自动化水平,以降低生产成本。核心策略包括生产大面积的阻力材料和实现生产自动化。
Q: 制造基础材料的主要步骤是什么?
A: 基础材料的制造过程涉及导电材料、混合材料和通过热加工形成卷的材料。该过程大致可分为三个主要步骤:材料混合、基础准备和热压处理。配方部署是这一过程中的一个关键环节,而大规模生产是降低成本的有效途径。
Q: 柔性电路板的制造工艺是什么?
A:柔性电路板的生产过程取决于客户的具体需求。通常有两种方案可供选择:一种是丝网印刷法,适用于面积大、点密度低的情况;另一种是光刻工艺,适用于需要高密度点阵的应用,如手指尖端的传感器。银线或铜线通常添加到这些过程中,其中非常细的线需要通过精细的工艺制作。完成电路板生产后,将上述导电混合材料覆盖在其上。在此过程中,工艺精度直接影响产品质量。
Q:机器人表面如何粘贴柔性传感器?
A:一些制造商建议在传感器上添加背胶,以便直接粘贴在相应的表面。这取决于客户的特殊需求。在实际应用中,粘贴方法应满足各种使用场景和要求。
Q: 拓普、三华智能控制等国内人形机器人零部件供应商已开始开发电子皮肤。我们是否试图与他们合作进入特斯拉供应链?
A:目前,我们还没有在这方面与拓普集团或三花智能控制公司合作。
Q:在国内其他机器人企业中,我们是否有过早期接触或合作?例如,必须选择最好的。
A:到目前为止,我们还没有收到优必选等厂家的联系。尚/p>
Q:国内柔性传感器市场的规模及其未来发展前景如何?
A:除了机器人领域的发展,柔性传感器预计将在未来应用于床和座椅。例如,通过调整床和座椅内部的高密度点检测,这是我们最需要的两个领域。事实上,对新能源汽车座椅的需求最大,主要集中在汽车领域。
Q:与海外厂商相比,中国柔性传感器的技术水平有什么不同?
A:国内外制造商之间的主要技术差异在于价格。外国制造商的产品定价通常很高,主要供应给研究机构进行压力分布的设备似乎不打算大规模应用于消费品。国内产品的性能与国外产品没有太大的不同。
Q:在柔性传感器产业链中,哪个环节的制造商可以获得最大的产业链红利?
A:掌握关键压铸材料制造商可能会获得最大的红利,因为他们控制传感器中最关键的部分。压力阻力或压力等材料的生产相对困难。虽然电路相对容易复制,但柔性基底和压力阻力材料的大规模生产更具挑战性。目前,导电膜供应商很少,我公司与印刷厂合作供应薄膜材料。
Q:国内柔性传感器制造商的能力和竞争模式如何?如南斯达、深圳立改等厂家。
A:我们与南斯达、深圳立改等厂家合作。他们的技术路线主要集中在导电油墨的方向上。配方是柔性传感器生产的核心障碍,其重要性和复制性决定了制造商的竞争地位。私人圈
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