低成本制造机器人皮肤传感器的印刷电阻/电容技术探索
在服务机器人与假肢智能化浪潮中,高密度触觉感知需求与制造成本间的矛盾日益凸显。传统硅基传感器因光刻工艺限制,单点触觉单元成本高达$0.5,严重制约全身覆盖式电子皮肤的普及。平尚科技通过印刷电子技术与材料创新的融合,将贴片电阻/电容的制造成本压缩80%,为机器人皮肤提供每平方厘米仅$0.03的触觉解决方案。
针对机器人皮肤对多模态感知与曲面集成的核心需求,平尚科技在PS-TS系列印刷传感器中突破三大技术瓶颈:
纳米银/碳浆电阻电容同印技术:开发可低温(150℃)烧结的复合功能浆料,单次丝网印刷同步形成阻值10Ω–1MΩ的电阻网络与0.1–10nF电容阵列,相比传统分步工艺效率提升300%;
柔性基底阻抗补偿算法:基于PET基板形变特性建立电阻-应变数学模型,通过智能修调电路自动补偿弯曲导致的±15%阻值偏移,使压力检测精度稳定在±2%FS;
3D叠层微结构设计:在0.2mm厚度内实现电阻层-电容层-电极层的垂直互联,使单个传感单元同时采集压力/温度/振动信号,集成度超越多数硅基MEMS器件。
为验证印刷电子器件的实用可靠性,平尚科技构建仿生机械刺激测试平台:
百万次循环测试:气动装置模拟手指按压(0.1–10N动态载荷),记录印刷电阻在1万次循环后的阻值漂移率;
曲面环境适应性:将传感器贴合半径5mm球面进行±90°扭曲测试,评估导线断裂阈值;
极端温湿耦合:85℃/85%RH环境下进行500小时老化,监测碳浆电阻的电化学迁移风险。
实测数据表明,采用新型铜镍合金浆料的印刷电阻,在10万次按压后阻值变化≤±1.5%,电容介电层在95%RH湿度下的漏电流<1nA。更值得关注的是,其0.08mm超薄结构可无缝贴附机器人关节曲面,通过16×16阵列实现0.5mm空间分辨率的物体轮廓重构。
面向服务机器人的大规模商业化需求,平尚科技革新制造体系:
卷对卷印刷工艺:以每分钟3米速度连续生产柔性传感膜,单卷产能达5000传感器/小时;
激光直写修阻:采用532nm绿光激光微调阻值,精度达±0.5%(传统喷砂修阻±5%);
AI驱动的品控系统:基于机器视觉实时检测印刷缺陷,使不良率从行业平均8%降至0.3%。
当养老助手机器人轻握老人手腕时,其指尖印刷电阻阵列以0.1秒响应速度感知脉搏波动,而每平方厘米仅人民币0.2元的成本,使全身覆盖1000个传感节点成为可能。平尚科技通过材料配方革新、工艺极限突破、制造范式重构三位一体的技术路径,将机器人电子皮肤成本压缩至传统方案的1/5,为服务机器人走进千家万户扫除关键成本障碍。