传感新品
【浙大团队制备触觉磁感器件,实现媲美人类皮肤感知维度的感知能力】
近日,浙江大学赵朋教授团队开发了一种具有三维力解耦感知能力的新型柔性触觉磁感知器件,通过建立三维力-磁场解耦理论模型,提出柔性磁体向心磁化设计方案与折叠充磁制备方法,使该柔性感知器件兼具较好的稳定性和可重复性。
图|论文作者(左起)戴煌哲硕士生、张承谦博士(来源:课题组)
通过此,只需依靠单霍尔传感器,就能针对空间三维力实现解耦感知。同时,他们还对传感器进行分体式设计,借此展示了磁场感知的无线传输特点。
总的来说,和其他触觉传感器不同的是,该团队仅使用一个霍尔传感单元,就实现了混合三维力的精确感知,并且无需内嵌任何电路。
这为磁触觉传感器领域带来了重要进展,不仅提高了器件性能,也拓宽了器件应用范围。
就具体应用来说:
其一,可以将这款触觉传感器用于机器人的机械臂和机械手,以为其提供三维力的触觉感知能力,从而提高人工智能的智能化程度。
同时,它能真正地为机器人提供媲美人类皮肤感知维度的感知能力。
其二,可以将这款触觉传感器用于人机接口,通过感知人的作用力来控制机器人。
其三,可以将这款触觉传感器用于密封环境下的信息感知,例如用于水下流场的分体式感知。
凭借磁场的无线传输,可以将传感器在舱内和舱外进行分体,然后安装感知层和霍尔传感器,从而以无线的方式感知舱外的流场和流速等信息。
这不仅能极大提高水下舱体的密封性,也能促进深海等极端环境下的智能机器人的发展。
图 | 小船流速的分体式感知应用(来源:Advanced Materials)
从人类的生物进化说起
在生物进化的过程中,人类生成了许多功能感觉器官,从而能够感知周围环境和猎物,进而让生存能力得以提高。
对于人类来说,最重要的感觉之一便是对于三维机械力的触觉感知能力,这一感知能力让人类和部分动物得以操作一些精细任务,从而能够成为优秀的捕食者。
随着算法、材料和制造等技术的不断进步,不少学者仿照人体皮肤和鱼类侧线等生物感受器,开发了多种人造触觉传感器,增加了机器人的交互性、适应性和智能性。
目前,大多数研究专注于实现传感器的高精度感知和高响应速度。就多维感知领域而言,大多数研究都围绕机械阵列结构开展,但是这会给设计和装配带来一定难度。
整体来看在感知维度上,已有传感器存在一定的缺失,导致难以真正地实现人体皮肤的感知功能。
比如,当传感器面对三维力信号的时候,往往会出现信号干扰的问题(即信号耦合)。
这就好像一个人能听懂英语、也能听懂汉语。但是,如果同时听到英语和汉语,就很难将这两种语言信息进行单独的解析。
力传感也是这样,即不同方向的力会产生耦合信号。这时,如何将这些力信号准确地分解出来?
图 | 对环境中力信号的触觉感知是生物的基本能力(来源:Advanced Materials)
对于当前柔性触觉传感器来说,当它在检测多个方向的力时,需要在三轴方向分别布置一个力传感器。
然后,通过设计相关的算法,将三个方向的力信号进行解耦(即算法解耦)。当然,也可以采用精巧的结构设计,让三个方向上的力感知互不影响(即结构解耦)。
但是,这两种方案都是基于电信号的传递,而精细的结构和电路设计会不可避免地增加传感器复杂度,因此会增加制造难度与周期。
那么,能否绕开这些设计,用更轻巧的方法实现力的感知?
因此,课题组开始思考:能否利用磁场信号来对力进行感知?也就是把一个柔性磁铁做成力感知层,在它的下方放置一个三维磁场传感器。
这时,有了磁场信号就能计算柔性磁铁的在力作用之下的移动,从而算出力的大小。
同时,基于磁场感知的触觉传感器,在物理鲁棒性和多维感知上具有独特的优势。
由于磁场无线传输的存在,因此受力感知的部分无需包覆任何线缆或刚性器件,故可以摆脱对于引线的依赖,从而实现感知层与信号接收器的无线安置,借此大大增加传感器的灵活性。
在柔性磁体的加持之下,受力部分是完全柔性的,具有极强的物理鲁棒性和稳定性。
作为一种需要频繁接受力和接受冲击的器件,触觉传感器的内部采用既复杂、又精细的电路与结构,因此会极大降低传感器的鲁棒性。
而对于人造触觉传感器来说,尽管它里面的电路非常精细,但是并不会像人体末梢神经一样具备自修复功能。所以,目前仅具备复杂阵列与机械结构的触觉传感器,很难得到大范围的应用。
随着磁场传感器的发展,霍尔传感器已能凭借较小的体积,来感知空间内的磁场矢量。
因此,相比传统的电触觉传感器,现有的霍尔传感器可以获取更多信息,从而具备感知多维力的可能。
此前,学界已经提出不少多维感知的方案,然而大都通过多点拟合和机器学习等方法实现。
不仅标定过程十分复杂,而且一旦磁体的初始位置发生偏移,多维感知立马就会失效,这极大限制了器件的批量生产和应用。在此基础之上,课题组开展了本次研究。
图 | 柔性磁体的三轴解耦效果(来源:Advanced Materials)
传感动态
【欧姆龙将在全球裁员2000人,20年来首次!】
日本自动化控制及电子设备制造企业欧姆龙公司26日说,受经济增速放缓及供应链混乱影响,公司将裁员约两千人。
共同社27日报道,这是欧姆龙结构性改革的一部分,力争通过削减人力成本以改善盈利。
欧姆龙将在日本国内征召约千名自愿离职者。在海外,公司将根据当地劳动法及规则裁员。欧姆龙员工总数约为2.8万人。
欧姆龙社长辻永顺太在业绩说明会上说,该企业对人才的投资与创新力不匹配,今后“将打造能确保持续性收益的基础”。
欧姆龙预计,到2025年末,公司通过自愿离职等结构性改革,可削减300亿日元(近14.4亿元人民币)固定费用,其中人力成本约占七成。公司同样将削减其他经费。
欧姆龙本月5日下调2023财年净利润预期,从180亿日元(约合8.6亿元人民币)下调至15亿日元(近7176万元人民币)。
【行业首次!北醒通过多项DO-160G认证测试】
近日,北醒新一代航空器用激光雷达产品通过多项DO-160G航空机载设备环境标准测试。作为全球首个参与DO-160G认证的激光雷达公司,这一系列测试的通过标志着北醒在安全飞行领域上达到了国际领先水平。
根据北醒方面介绍,目前北醒方面此次通过了高低温测试、湿度测试、抗冲击测试、振动测试、防水测试、砂尘测试、盐雾测试、流体敏感性测试、射频相关测试等多个项目,证明了北醒新一代航空器用激光雷达产品无论在设计指标和质量指标上,都达到了当前航空业要求最高的美国航空准入门槛标准,这在激光雷达行业尚属首次。
为满足DO-160G认证的严苛需要,北醒方面做了大量努力:在结构和电子设计上,整个光学系统较之上一代产品全面升级,缩短了光路,比原先一代产品缩小1/3,重量减轻了64%,产品已经类似火柴盒大小;在质量方面,满足200多项各类需求,实现了可追溯性和百分之百监测的苛刻要求,其中最具突破性的项目是EMC电磁认证,业内通常的做法是加入金属外壳,但是重量高的金属外壳会造成航空器的负重增加,影响用户正常使用。为了保证用户的使用体验,北醒筛选近百家供应商沟通最终找到了一款重量轻又能符合EMC的认证解决方案,并为了验证材料的可用性打造专门模具并进行近300小时实验,最终圆满满足了性能要求。
北醒参与测试的激光雷达可实时探测180米范围内目标的距离并反馈给无人机,使无人机能够精确感知高度信息,以便在下降过程或悬停过程中及时调整下降速度或飞行高度。专家表示,这一测试对未来航空器商务应用意义巨大。在紧急的情况下使无人机在一个安全高度下悬停成为可能,防止飞机坠落地面造成安全事故,保证货物完整安全,以便放心使用无人机输送药物或其他紧急物品。在欧洲等低空生态发达地区甚至实现两小时内紧急送达,对急救、抢险、时效配送等领域意义重大。北醒方面表示,本次测试的通过对未来北醒激光雷达进军垂直起降航天器市场具有重大意义。航空级激光雷达可以满足航空器未来低空城市飞行的多样需求,除了使商业航天器能够满足医疗运输、紧急救援等城市场景的基础服务,甚至可能为绿色出行提供更多可能。
DO-160是由RTCA(美国航空电台技术委员会)出版的国际标准,定义了航空电子设备的环境测试条件、适用的测试程序和评判标准,以确定其性能特性。所有航空产品制造商都必须符合这一标准的要求。DO 160测试被国际标准化组织(ISO-7317)、美国联邦航空管理局(FAA)和世界各地的航空监管杭构公认为评估飞机设备符合性的国际标准。由业内经过审查的成员通过同行评审和协作制定,当前的迭代版本为G版。
【复睿智行获数亿元Pre-A轮融资 加速感知融合技术创新研发】
近日,复睿智行宣布获得数亿元Pre-A轮融资。本轮融资由浙商创投领投,新航城基金、中山创投、平湖鑫翼创投、跨山问海实业投资、浙股集团坤鑫投资及桥新资本共同参与,毕马威担任首席财务顾问。资金将主要用于感知融合方案的持续迭代和生产能力的进一步建设。
当下,国内汽车市场加速向智能化转型,自动驾驶行业已进入L2+时代,高阶智驾功能对传感器的依赖进一步凸显。在激光雷达成本过高、摄像头无法实现全天候工作的局限下,市场迫切需要性能与成本更加平衡的解决方案。而全面升级的4D毫米波雷达加上创新性的前融合算法,既确保了感知性能的优越和安全性,又解决了传统堆料思路带来的高成本,已逐步成为中高阶自动驾驶的必选方案。
目前,复睿智行的创新性前融合方案,仅通过全自研的4D毫米波雷达加摄像头即可全面替代激光雷达的探测效果,并大幅降低了融合方案对于高性能计算能力的需求。本轮融资将帮助复睿智行在4D毫米波雷达和前融合感知算法领域进行软硬件的持续创新研发,为市场提供更高性能表现和更低成本占用的融合感知解决方案。
除了国内业务的不断突破,复睿智行也将发展目光投向了庞大的海外市场。复睿智行总裁兼CTO周轶博士介绍:“借助德国慕尼黑和英国伦敦的研发及销售中心,我们与越来越多的国际主机厂客户和Tier1供应商建立了海外业务合作。复睿智行将汇聚全球智慧,为中国及海外客户提供更优质的感知产品,实现全球化业务布局。”
对于此番融资项目的完成,周轶博士表示:“在当前的环境下,复睿智行能够完成本轮融资,充分表现了市场对于感知融合赛道前景的认可,更体现了投资人朋友对于我们团队实力和商业潜力的信心。未来,复睿智行将坚持创新研发、持续开拓市场,不断提高公司核心竞争力,用更卓越的表现回馈市场。”
浙商创投投资二部总经理章哲宇认为,充分的感知构建、更全面的感知范围覆盖是实现高阶自动驾驶的保障,而多传感器融合感知、核心传感部件国产化是国内自动驾驶领域公认的发展趋势。主机厂需要的不止是雷达等硬件产品,更需要如复睿智行这样技术不断迭代升级、软硬件开发双线并行的企业,能够为市场提供整套的融合感知解决方案,以此来切实解决落地问题。他表示:“复睿智行强大的全球研发团队具备极强的竞争优势,而团队成员深厚的行业落地经验和专业高效的管理水平,确保了复睿智行的产品具备高质量稳定交付的能力,这些都坚定了我们的投资信心。”
新航城基金资深投资副总裁吴绪同认为,相较于光学类传感器,毫米波雷达具备独特的全天候、全目标感知能力,特别是在弱光线场景下的稳定表现,使得该技术在感知层具备极大的发挥空间。她对复睿智行的前景颇具信心:“我们对同赛道企业做了深入的调研,在此基础上选择复睿智行,是因为我们对复睿智行的切入时机、技术水平和团队架构都非常看好。复睿智行旗下的4D毫米波雷达系列产品具备高性能、低成本的双重优势,与国际大厂竞品相比也颇具竞争力,我相信复睿智行能够加速实现国产厂商在全球感知市场的崛起。”
在中山创投副总经理张程看来,复睿智行所拥有的不仅是技术实力,更有在垂直领域深耕的战略目光:“复睿智行拥有先进且清晰的技术路线规划,精准卡位新一代4D毫米波雷达硬件产品,并以此为切入口持续布局感知融合算法,有望成为国内智驾感知领域应用新方向的领头者,我们也期待着复睿智行能够在车规级自动驾驶硬件细分领域中脱颖而出。”
未来,随着国内供应链的逐步完善,在汽车工业成本至上的发展道路上,中国智能驾驶行业将会涌现出更多独角兽企业。在取得新一轮投资支持后,复睿智行将肩负市场的期许,继续深耕前融合感知领域,为行业带来更领先的4D毫米波雷达产品及感知融合解决方案,助力智能驾驶技术的持续发展。
【胜诉!中国芯片企业在美获无罪判决】
据彭博新闻社网站2月28日报道,中国芯片制造商福建晋华在美国摆脱了所谓“经济间谍”和其他刑事指控。报道称,美国司法部打击中国所谓“窃取知识产权”的行动受挫。
据报道,美国商务部曾将福建晋华集成电路有限公司认定为对“国家安全”构成威胁并将其列入黑名单。5年多之后,美国旧金山的法官玛克辛·切斯尼在非陪审团审判后裁定该公司无罪。她27日的裁决或许会缓和拜登政府为保护美国技术而积极寻求起诉的做法。
报道称,切斯尼的结论是,美国检方未能证明这家中国公司盗用了美国最大存储芯片制造商美光科技公司的专有数据。这些数据据称是通过台湾联华电子股份有限公司与福建晋华达成的一项制造协议获得的。
美国司法部在最初提起诉讼时的一份声明显示,如果该公司被定罪,它可能面临罚款,并被要求放弃来自所谓“被盗技术”的芯片和收入。
报道认为,这一判决意义重大,因为尽管美国对非法向中国转移知识产权的个人进行追究,其中许多人也得以定罪,但美国司法部很少在美国法院起诉中国公司。
报道称,针对福建晋华的诉案是在2018年美国时任总统特朗普与中国的贸易战期间提起的,并被宣传为一项重大努力,以打击中国对美国企业和研究型大学展开的所谓“间谍活动”。
审核编辑 黄宇
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