华中科技大学研发微型传感器，索尼预测其图像传感器市场份额明年将突破 60%

传感新品

【清华大学：研发基于光纤传感技术的多模态触觉感知的仿生机械手】

随着软体机器人技术的发展，触觉感知在人机安全交互、可穿戴设备和医疗器械领域发挥着重要作用。如何用简单的系统集成更多的触觉感知、获取更多交互信息面临着诸多挑战。

该工作从啮齿动物胡须和人类指尖的触觉感知机制中汲取灵感，结合分布式光纤传感技术，提出了一种具有仿生触须和毛发状结构的多模态触觉感知软机器手指（图1），该软体手指不仅能够实现对物体触碰状态、接触力、表面粗糙度、物体硬度、接触位置等的感知，还能灵巧无损地抓取易碎物体和水下透明物体。曲钧天助理教授为独立通讯作者，清华大学博士生毛百进、硕士生周坤钰和向喻遥岑为论文的共同第一作者。

01 研究背景

软机器人技术的快速发展凸显了触觉感知日益增长的重要性。目前，大多数用于软体机械手的触觉传感技术依赖于单个传感器或多个触觉传感器阵列。然而它们提供的触觉感知信息有限，限制了全面触觉反馈的能力。除此之外，现有的触觉感知系统表现出相对较低的集成水平，并且容易受到电磁干扰，从而降低了触觉感知的精度。胡须作为啮齿类动物的主要触觉感觉器官，具有高灵敏度和灵活性，可实现复杂环境的导航；人类指尖皮层下含有各种感觉感受器和神经元，它们相互配合可以准确地感知来自外部物体的接触和压力。因此，课题组从啮齿动物胡须和人类指尖的触觉感知机制中汲取灵感（如图2），利用光纤传感器的分布式传感优势模拟了触觉感知神经系统，提出了一种具有仿生触须和毛发状结构的多模态触觉感知软机器手指，以实现对多种模态的触觉感知。

02 文章概述

具有触觉感知的软体机械手，可以收集各种触碰交互信息，这对人机交互、可穿戴设备和机器人的灵巧操作至关重要。然而，大多数具有触觉感知能力的软握手的触觉感知模式有限，限制了它们的灵活性和安全性。此外，现有的触觉系统复杂度较高，导致其感知信号的稳定性较差。受多种生物体触觉机制的启发，课题组提出了一种多模态触觉感知软机器人手指。该手指基于改进的鳍射线结构，利用分布式光纤传感系统作为其触觉感知神经模拟了人类手指的触觉能力，可以识别低至0.01 N的接触力，具有可观的灵敏度（106.96 mN/nm）（图3）。

如图4所示，我们利用悬臂梁模型设计了长度约为10mm，直径1mm的仿生触须，该触须能识别三种不同触碰方位以及辨别触碰强度，真实的还原了啮齿类动物的主要触觉感觉器官。该软体机械手指尖在不同粗细的砂纸表面上滑动时，可以有效区分砂纸的不同目数及滑动方向，在神经网络CNN模型下的识别精度可达98.78%。

该仿生手指具有模拟人手指腹定位能力（视频1）以及对不同刚度材料的识别能力（视频2），通过建立卷积神经网络模型，对指腹位置识别和刚度识别的准确度分别可达97.79%和98.38%（图5）。不仅如此，该手指构成的二指平行软体机械手对不同曲率半径的橘子具有较高的识别能力（96%），有望在农业的无损采摘和分类中发挥重大作用。

传感动态

【兵器工业第二一四研究所朱小燕：为蚌埠智能传感器产业发展贡献力量】

位于蚌埠龙子湖畔的中国传感谷，正聚力打造千亿级智能传感器全产业链产业集群，一群怀揣梦想、求真务实的科技工作者正奋战在科研战场，积极推动我市智能传感器产业高质量发展。朱小燕就是其中的一位。

近日，中国兵器工业第二一四研究所里，一身工作服的朱小燕才从车间出来，匆忙扒了一口饭，脑子里还在想着刚刚的测试数据。

传感器是人工智能硬件设施里的“神经元”，也是物联网最重要的“元器件”之一，是培育和发展新质生产力的重要基础性器件。通过它，能让人与物“对话”、物与物“互通”，实现“万物互联”。

工作中的朱小燕。

多年来，朱小燕一直工作在国产智能传感器及集成电路研制第一线，与团队一起不断探索、精益求精，自主研发的产品多次打破了国外技术封锁，参与研制的某低噪声放大电路，填补了国内空白，目前已批量应用。

作为中国三大传感器研发制造基地之一的蚌埠，是全省唯一、全国为数不多的同时拥有集成电路及MEMS晶圆生产线的城市。“蚌埠产业基础好、起步早、发展快，我也赶上了好时代。”朱小燕告诉记者，2012年，她研究生毕业后，就进入中国兵器工业第二一四研究所从事半导体工艺及PCM测试技术研究。

为应对复杂严峻的国际形势，2014年起，在中国兵器工业集团和蚌埠市政府的大力支持下，中国兵器工业第二一四研究所开始在蚌埠建设6英寸半导体集成电路工艺线。

朱小燕作为核心技术骨干，被任命为测试工艺班组长，负责PCM及在线测试设备的论证选型、安装调试、验收及使用维护，同时承担测试程序开发、测试方法与规范建立、测试标准设定等各种工作。

“摸石头过河，反复尝试摸索。”朱小燕说，由于是首次建设6英寸工艺线，他们遇到了许多问题，也没有经验可借鉴。为加速6英寸半导体工艺线建设，降低运行成本，抢抓半导体产业发展的历史机遇，她和团队的同事们天天加班加点、查阅文献资料、咨询设备厂家、请教同行经验、学习先进技术、探究测试原理。

通过坚持不懈的努力，她带领班组按时完成近20台测试设备的安装调试与验收，编写形成各型号测试设备规程10份、各类电路PCM测试规范22份、在线工艺检测规范3份……

功夫不负有心人，在朱小燕及班组人员的共同努力下，2016年，PCM及在线测试工艺模块建立，具备PCM及在线测试能力，保障了6英寸半导体集成电路工艺线的顺利运行。

近年来，蚌埠紧抓机遇，加快培育和发展新质生产力，把智能传感器产业集群作为全市重点打造的五大产业集群之一，依托中国兵器工业第二一四研究所等大院大所和龙头企业，建成国家级微电子机械系统(MEMS)国家地方联合工程实验室和“安徽省智能传感器创新中心”等，聚力打造中国传感谷，推动要素集聚，加快平台建设，着力构建产业链、形成产业集群、打造产业生态，在全国智能传感器产业发展中走在前列。

在高端放大器电路领域，我国曾长期依赖进口，国内鲜有全自主研制。朱小燕和团队成员一起，不畏艰难，勇挑重担，承担起两款高性能放大器电路研制工作。

近年来，基于蚌埠6英寸半导体工艺线，朱小燕和团队自主开发器件结构、工艺技术、测试方法，大胆假设，小心求证，不断迭代试验，经过三年技术攻关，突破了参数一致性差、温度漂移大等高性能放大器研制中的一系列“卡脖子”问题，将该放大器的电路精度大幅提升，电路性能指标达到国外对标产品水平。

在某图像传感器研制项目中，朱小燕通过千万次的测试与调试，不仅评估了器件性能，而且能够定位器件的缺陷位置及种类，为器件优化设计和工艺改进提供重要数据来源。目前，该图像传感器及工艺技术，处于国际领先水平，打破了国外技术封锁。同时，她参与研制的某低噪声放大电路，填补了国内空白。

她还带领班组签订“师带徒”协议，把自己学到的先进技术毫无保留地分享给同事，和同事们共同提高、共同进步。

近年来，朱小燕参与国家级和省部级重点科研项目20余项，获得专利授权4项，国防科学技术进步奖、蚌埠市“三八红旗手”……一路披荆斩棘，成为技术尖兵，绽放光芒。

“科研就像跑马拉松，大家一起坚定信心、一起跑，才能迎来最终胜利。”朱小燕说，智能传感器的星辰大海，是她值得投入全部精力去探索奋斗的毕生事业。

【红杉资本等持续看好加码，华旋传感完成B+轮融资】

近日，常州华旋传感技术有限公司（简称：华旋传感）完成B+轮融资，老股东红杉资本等持续看好加码，同时引入新股东上海科创基金等机构。常州华旋今年已经完成北美某零部件公司、德国某车企、韩国某车企的新能源汽车电驱动平台旋变量产项目审核，开始批量出口到北美、德国、韩国等地，是常州华旋国际化进程的重要里程碑。此次融资也是为了更好的拓展国际化业务，进一步扩大海外市场份额！

常州华旋传感技术有限公司立足于行业科技创新，专注于旋变传感器及其解码电路的生产和销售，着力解决新能源汽车行业零部件国产化供应的问题。目前，公司主要的产品为旋变传感器，是一种用于测量旋转物体 (包括电机)角速度和位置的传感器。

通过旋变可以检测到电机的数据，旋变传感器的精度和准确度，决定了电机是否能够正常工作，是驱动电机的核心零部件。产品广泛应用于新能源主驱电机、传统车智能驾驶单元（EPS、iboost等）、地铁及高铁永磁高速电机等领域，目前以新能源汽车为最主要的应用领域。

【华中科技大学研发微型传感器 可注入体内并降解】

据华中科技大学6日消息，由该校集成电路学院、武汉光电国家研究中心教授臧剑锋领衔的团队，研发出可注射超凝胶超声传感器，这种用水凝胶材料制成、如一粒芝麻大小的传感器注入体内后，不仅可以自行降解，还能把精确生理参数“告诉”医生。

臧剑锋带领团队研发的可注射超凝胶超声传感器。(受访者供图)

生理参数是衡量人体生理状态的指标，可以帮助医生进行疾病诊断、治疗和检测。如何安全、稳定获取人体内部精确的生理参数一直是医学监测领域的重点。

臧剑锋介绍，目前，临床获取颅内压力、温度等数据的主要途径是将有线且不可降解的电子探针经手术方式植入体内，细长、坚硬的探针往往需要深入体内几厘米到十几厘米。这种探针无法自行降解，需再次手术取出，不但给患者带来多次痛苦，还存在感染等并发症风险。

“我们发明的可注射超凝胶超声传感器大小只有2×2×2立方毫米，就像芝麻那么大。它体积微小到可被安全注射进入人体内部，通过外部超声探头就可以无线监测颅内压力、温度、pH等生理参数变化。”臧剑锋介绍说。

值得一提的是，这种传感器所采用的均为生物可降解聚合物材料，约1个月后会在体内自行降解，无需再次开刀取出。

据悉，与现有商业化有线监测设备相比，可注射超凝胶超声传感器甚至能够检测到人体微小的生理波动，如呼吸运动引起的细微颅压变化等，并在能耗、无热效应等方面表现出优势。未来，这种传感器还可应用于人体其它部位，有望为临床智能诊疗带来全新的技术范式。

【索尼预测其图像传感器市场份额明年将突破 60%】

6 月 6 日消息，索尼在图像传感器领域的地位毋庸置疑，索尼影像传感解决方案部门最近发布了一份报告，详细阐述了索尼在该领域的领先地位，以及其对未来智能手机摄像头发展趋势的看法。

首先来看索尼近年来在图像传感器市场取得的骄人成绩。尽管市场充满变数，但过去几年索尼的市场份额却始终保持增长。2022 年，索尼的图像传感器市场份额按营收计算为 49%，次年升至 53%，并预计今年将达到 58%，到 2025 年则有望突破 60%。

乍一看，11 个百分点的增幅似乎并不大，但需要注意的是，2023 年全球图像传感器市场价值超过 230 亿美元。在如此庞大的市场中，即使份额仅仅增加 1%，也会带来巨额的收入增长。

索尼的市场份额增长部分得益于其在图像传感器业务上的巨额资本支出。在 2012-2014 财年间，索尼斥资约 1400 亿日元用于扩大传感器业务规模；随后三年，这一数字增加到 3600 亿日元，再之后又上升至 5800 亿日元。最近三年，索尼的资本支出更是高达 9300 亿日元。如此巨额的投入将在未来三年减少 30%。

巨额的资本支出也伴随着研发费用的增加，从 2012-2014 年的 2500 亿日元增加到最近的 6400 亿日元。然而，研发费用占销售额的比例一直保持在相对稳定的水平，约为 15%。

索尼大量投资图像传感器业务的意愿，源于市场对配备更大更好传感器的设备（包括智能手机）日益增长的需求。索尼指出，移动摄像头画质主要取决于五个与图像传感器性能密切相关的特性：动态范围、噪点控制、读取速度、能效和分辨率。

对于静态摄影，索尼认为将更大尺寸的图像传感器与人工智能相结合可以发挥最佳性能。然而，图像处理需要大量计算，这限制了其在视频拍摄中的效果，因为视频每秒至少需要处理 24 张图像帧。

“我们相信每个特性都需要进一步提升性能，并且科技进步还有很大空间，”索尼表示，“由于需要实时处理，视频画质更直接地取决于图像传感器的特性。”

正因如此，索尼的报告详细阐述了更大图像传感器在静态摄影和视频拍摄方面的好处。报告显示，近年来主摄像头和辅助摄像头（例如超广角和长焦）的图像传感器尺寸一直在增加。更值得注意的是，索尼预测了到 2030 年图像传感器按尺寸划分的市场需求，并预计到 2030 年，智能手机主摄像头平均图像传感器尺寸将比 2019 年增加超过 200%。辅助摄像头的传感器尺寸增幅则会略微小一些，但预计仍将增长超过 150%。

【光学传感器的工作原理】

光学传感器是一种将光信号转换为电信号的设备，在自动化生产中起着至关重要的作用。凭借其优异的性能和广泛的适用性，洛易兹光学传感器已成为该领域的专家，其产品广泛应用于物流自动化、包装行业、汽车行业、电子行业、锂电池行业等领域。今天，我们来探讨一下光学传感器的原理。

光电开关的结构

光电开关是光学传感器最基本的形式，主要由光源、光电探测器、开关电路等组成。当物体阻挡光线时，光电探测器接收到的光信号减弱，从而触发开关电路并输出电信号。Leuze光学传感器采用先进的光电检测技术，可实现高精度的光信号检测，从而保证开关的精度。

光特性及光源类型

光谱是指根据波长或频率分布的光的特性。Leuze的光学传感器位于可见光波长（390~780nm）和红外波长（780nm~1mm）的光谱中，适用于不同的应用场景。光源的主要类型有LED光源、红外光源、激光光源等。

LED光源：光斑可见且发散，易于安装和调整，是经济型光电子的常用光源。

红外光源：主要是发散光源，具有很强的抗干扰能力，但光源不可见，不方便调整。

激光光源：传输距离长，光斑小，光强高，抗干扰能力强，适用于检测小物体。

光学传感器分类和工作原理

光学传感器的工作原理主要是通过光电效应将光信号转换为电信号。劳易测光学传感器使用三种原理：镜面反射、漫反射和对射测量。

镜反射型光学传感器

镜反射型传感器的发射器与接收器在同一装置中，需要在对侧安装反光板，通过反光板将光信号返回。当有物体遮挡反光板时，传感器即会输出响应信号。

优点

·减少安装（1次接线，安装，对准）

·减少空间（有扁平的反射镜）

·适于检测反光物体或者透明物体

·相对于对射型传感器，具有更高的经济效益

劣势

·相对于对射的检测方式工作距离较短

·反射镜反射距离远时，光斑不易找寻，较难安装

对射型光学传感器

对射检测模式要求发射机安装在接收机的对面，以确保接收机能够接收到发射机发出的光。当物体被光束阻挡时，传感器会相应地感应并输出信号。

优点

·具备非常大的工作距离

·使用隙缝、小孔或激光光源可检测较小物体

·稳定检测光亮表面的物体

劣势

·相对高的成本 (由于发射器与接收器分开，需要更多材料和安装时间)

·双重工作量，需要进行更多的安装、对准、接线

·不适合检测透明物体

漫反射型光学传感器

与镜反射传感器一样，漫反射传感器的发射器与接收器位于同一单元中。然而，漫反射传感器不会漫反射来自镜子的反射，而是漫反射物体表面的反射并检测它们。这样，只有极少量的光能被反射回传感器。意味着它的工作距离更短。

优点

·检测简单且经济·安装方便（无需反射板或接收端）

·节省空间，适于安装在狭窄的空间

劣势

·检测距离比镜反射型和对射型传感器短

·受检测物的颜色和尺寸、表面材质影响较大

 审核编辑 黄宇