传感新品
【清华大学：研究用于异物识别的宽量程摩擦电刚度传感器】
随着人工智能的发展，刚度传感器在各个领域得到了广泛应用，其与机器人的集成进行自动触诊得到了广泛的关注。本研究提出了一种基于摩擦纳米发电机的宽量程自供电刚度传感器(Stiff-TENG)，用于软物体中的异物检测。Stiff-TENG采用了堆叠结构，其组成包括ITO、弹性海绵、带有导电油墨电极的FEP膜，以及带有屏蔽层的亚克力板。通过解耦信号中包含的力信息和总位移信息，Stiff-TENG能实现对物体刚度的快速检测。
首先分析了在4 mm的总位移之内，TENG对不同刚度物体的输出性能和特性。其次，本文中Stiff-TENG被成功用于非均质刚度结构的检测，并进一步被用于软物体中异物的有效检测，识别准确率达到99.7%。此外，Stiff-TENG的适应性非常适合检测人体内发生刚度变化的病理组织，从而探明局部病理情况。这项研究突显了TENG的创新应用，并展示了其在健康医疗领域，特别是触诊方面的潜力。
亮点
1. 提出了采用弹性海绵和屏蔽层的宽范围低成本摩擦电传感器系统，提出通过提取信号特征，快速识别物体的刚度的信号处理方法，降低对计算资源需求。
2. 所提出的传感器系统能够识别物体的多层刚度结构，有效识别软物体中不同的包含物，准确率达到99.7%。
内容简介
随着人工智能的发展，刚度传感器在各个领域得到了广泛应用，其与机器人的集成进行自动触诊得到了广泛的关注。清华大学深圳国际研究生院的丁文伯副教授课题组提出了一种基于摩擦纳米发电机的宽量程自供电刚度传感器(Stiff-TENG)，用于软物体中的异物检测。Stiff-TENG采用了堆叠结构，其组成包括ITO、弹性海绵、带有导电油墨电极的FEP膜，以及带有屏蔽层的亚克力板。通过解耦信号中包含的力信息和总位移信息，Stiff-TENG能实现对物体刚度的快速检测。本文首先分析了在4 mm的总位移之内，TENG对不同刚度物体的输出性能和特性。其次，本文中Stiff-TENG被成功用于非均质刚度结构的检测，并进一步被用于软物体中异物的有效检测，识别准确率达到99.7%。此外，Stiff-TENG的适应性非常适合检测人体内发生刚度变化的病理组织，从而探明局部病理情况。这项研究突显了TENG的创新应用，并展示了其在健康医疗领域，特别是触诊方面的潜力。
图文导读
I Stiff-TENG的结构和应用示意图
Stiff-TENG的结构和应用示意图如图1所示。图1(a)为基于Stiff-TENG的异物识别应用，当Stiff-TENG接触物体时，机械运动被转化为显示在计算机屏幕上的电信号；图1(b)为所提出的Stiff-TENG的多层结构，其中ITO，FEP用作摩擦层；弹性海绵为其提供足够的相对位移空间，外层亚克力作为保护结构；底部屏蔽膜，连接到地线防止电荷干扰测量；图1(c)为通过提取生成的信号中的力和位移信息来识别物体刚度的方法；图1(d)为软物体中包裹的异物识别处理的系统流程，实现了对异物的形状、大小、数量的检测。
图1. Stiff-TENG的结构和应用示意图。(a)为基于Stiff-TENG的异物识别应用的示意图；(b)为所提出的Stiff-TENG的分层图解；(c)为通过提取生成的信号中的力和位移信息来识别物体刚度；(d)为内部包含异物识别的数据处理系统级流程图。
II Stiff-TENG的工作原理及表征
Stiff-TENG的工作原理和表征如图2所示。图2(a)为Stiff-TENG的工作原理。FEP和ITO电负性不同，在传感器的压缩和恢复过程会产生电流。两层薄膜之间的弹性海绵为薄膜提供了支撑结构；图2(b)为Stiff-TENG在不同压缩程度下的COMSOL仿真，仿真结果说明传感器在更大的形变程度下，会产生更大的电压输出；图2(c)为Stiff-TENG按压九种不同刚度物体所测得的电压信号输出；图2(d)为Stiff-TENG与不同刚度的立方体之间相互作用的机械模型。推导可得，当Stiff-TENG在相同的总位移下按压软/硬物体时，更硬的被按压物体会对应更大传感器形变以及更大的电压输出，符合九种不同刚度物体按压产生数据的规律；图(2e-2g)为 Stiff-TENG的开路电压，转移电荷量，短路电流表征。
图2. Stiff-TENG的工作原理和特性表征。(a) Stiff-TENG的工作原理；(b) Stiff-TENG在不同压缩程度下的COMSOL仿真；(c) Stiff-TENG按压九种不同刚度物体所测得的电压信号输出；(d) 当TENG在变化的总位移下按压软/硬物体时，弹性海绵和被压物体的变形；(e) Stiff-TENG的开路电压；(f) Stiff-TENG的转移电荷量；(g) Stiff-TENG的短路电流。
III Stiff-TENG对于不同刚度物体的表征及分析
Stiff-TENG用于刚度识别时的信号解耦方法如图3所示。图3(a)为测得信号的解耦过程，包括对采集信号的峰峰值以及正峰-负峰间隔时间的提取；图3(b)为提取所有采集数据样本的电压峰峰值散点图，结果表明不同物体之间存在特定值的重叠，无法仅通过该特征区分刚度；图3(c)为在不同的已知总位移下按压产生电压与刚度之间的关系，说明在每个特定的位移下可以通过峰峰电压识别刚度，更硬的物体对应较大的峰峰电压；图3(d,e)为时间间隔与位移之间的拟合关系，证明可以通过正峰-负峰间隔时间判断总位移；图3(f)为由峰峰电压和正峰-负峰间隔时间与刚度生成的拟合结果；图3(g)为Stiff-TENG和台式测量仪之间的测量比较；图3(h)为Stiff-TENG性能与其他原理的刚度传感器的性能比较，Stiff-TENG具有低成本、自驱动、大量程、多场景、节省计算资源等优势。
图3. 刚度识别的信号解耦方法。(a) 测得信号的解耦过程；(b) 峰峰电压与不同刚度之间的散点图；(c) 在不同的已知总位移下按压产生电压与刚度之间的关系；(d) 时间间隔与位移之间的拟合关系；(e) 时间间隔与位移之间的拟合关系；(f) 由峰峰电压和时间间隔生成的杨氏模量拟合曲面；(g) Stiff-TENG和台式测量仪之间的测量比较；(h) Stiff-TENG性能与其他原理的刚度传感器的性能比较。
IV 基于Stiff-TENG的非均质结构物体识别以及异物检测
基于Stiff-TENG的非均质结构物体识别以及异物检测应用如图4所示。图4(a)为按压不同上部厚度和底部刚度的非均匀结构物体产生的信号，实验证明Stiff-TENG有对于非均质结构物体检测的能力；图4(b)为异物检测示意图，Stiff-TENG可以放置在机械臂的末端使用；图4(c,d)为按压包含不同刚度材料的异物，以及包含不同大小、形状和数量的异物产生的信号；图4(e)为异物信号的处理以及分类方法。信号处理使用了低通滤波，数据增强及归一化，并使用FFT得到数据的频域特征。对数据分类使用了SVM的机器学习方法；图4(f)为异物检测结果对应的混淆矩阵，结果表明我们的Stiff-TENG在异物检测任务中有很好的效果。
图4. 基于Stiff-TENG的非均质结构物体识别以及异物检测应用。(a) 不同上部厚度和底部刚度的非均质结构物体的表征；(b) 异物检测示意图；(c,d) 按压包含不同刚度材料的异物，以及包含不同大小、形状和数量的异物产生的信号；(e) 异物信号的处理以及分类方法；(f) 基于机器学习的异物检测结果对应的混淆矩阵。
传感动态
【高华科技上市首份年度报告：营收净利双增长 拓展商业航天及低空经济领域】
高华科技4月27日披露2023年年报，公司2023年度实现营业收入3.41亿元，同比增长23.77%；实现归属于上市公司股东的净利润9634.21万元，同比增长18.71%。公司2023年度利润分配预案为每10股转4股派4元。
高华科技2023年4月登陆上交所科创板，公司深耕高端装备配套传感器行业，主要客户均为大型央企集团。
公司表示，营收增长主要来自于高可靠性传感器及传感网络系统的业务增长，在航天、航空、轨道交通、机械装备、冶金等领域呈现良好增长态势。
年报显示，公司航天市场稳定增长，产品应用场景更加丰富。在商业航天方面，公司市场开拓成绩突出，已与中科宇航、星河动力、东方空间、零壹空间、星际荣耀等商业航天伙伴建立合作关系。
凭借多年行业配套积累，公司在新一代无人机、运输机等机型的订单充足，交付有序。同时，公司加快产品研制，加强市场拓展力度，积极布局通用航空及低空经济领域。
2023年公司研发投入4973.89万元，同比增长38.03%。公司进一步提升核心竞争力及产品对多场景的应用能力；并新设北京研发中心，增强技术创新优势。
高华科技在产业链整合方面动作频频。公司参股南京凯奥思数据技术有限公司，完成相关工业传感器布局，丰富公司产品线，打造规模化工业传感器产业平台。公司还在苏州设立了全资子公司，聚焦传感器芯片及调理电路芯片的研制开发，同时推动研发成果向市场转化。另外，公司还参与专业机构投资，拟整合产业链上下游资源，积极切入新兴产业，进一步拓展业务领域。
2024年，公司将积极推进募投项目建设，扩充产品产能与种类，巩固并提升公司在行业市场领先地位，加速商业航天、新能源和人工智能等新兴行业的市场拓展。
【触觉传感器「帕西尼」完成数亿元A轮及A1轮融资，加速落地机器人多维度触觉传感器应用】
「帕西尼感知科技」（以下简称“帕西尼”）日前已完成数亿元A轮及A1轮融资，其中新奥资本为A轮领投方，A1轮为北汽产投、南山战新投、盈富泰克联合投资。硬氪同时获悉，作为业内头部具备多维度多核心阵列触觉传感器研发及产业化能力的公司，本轮融资规模亦创下全球触觉传感器公司最高记录。公司目前保持多维度多核心阵列触觉传感器业内出货量首位。本轮资金将用于产品持续迭代、批量化交付及商业拓展。
帕西尼多维度触觉产品矩阵
当前，人形机器人行业面临三大核心挑战：一是突破技术瓶颈，实现机器人躯体与大脑的同步跃迁；二是产业链协同合作以规模化量产，降低生产成本；三是拓展机器人在生产生活各类场景中的应用，实现产业的深度融合与人形机器人的广泛普及。
为攻克行业难题，作为最懂人形机器人的触觉传感器公司，帕西尼自成立之初便在产品结构与业务模式上进行了长远布局，深度融合多维度触觉技术与机器人技术，从自主研发多核心异构阵列探测软硬件技术架构Hetero-Array Probing Tactile Architecture (HAPTA)、延展至多维度触觉传感器和力矩关节模组，再到多指触觉灵巧手和人形机器人产品全线布局，成功搭建了覆盖核心零部件及本体制造，叠加全场景触觉数字化服务的多元化业务结构，为机器人提供先进的触觉感知能力，推动机器人技术的发展和应用。
公司自2023年世界机器人大会发布了全行业首款搭载多维度触觉传感器之人形机器人TORA（Tactile Oriented Robot of Artificial-intelligence）系列产品以来，以多维度触觉传感器PX-6AX的规模化量产为入口，突破人形机器人多模态触觉感知能力和智能化瓶颈，加诸自研基于触觉模型的控制架构PX-Core，使人形机器人获得更加全面准确的环境感知能力，为其产业落地和广泛应用打下坚实基础。
【十分钟辅助检测重大疾病！山东济南这家企业生物传感技术取得新突破】
4月26日记者获悉，由济南高新区的磐升生物工程集团旗下子公司科讯生物牵头申报，“生物分子超高通量筛查微阵列芯片及快速检测传感器”项目获批科技部国家重点研发计划“智能传感器”重点专项。项目的问世使我国在医疗诊断相关的生物传感技术方面取得突破性进展。
记者现场看到，磐升生物的微流控生物芯片流水线上正在全自动批量生产着“生物分子超高通量筛查微阵列芯片及快速检测传感器”项目中的代表产品之一，肿瘤标志物检测试剂盒。据介绍，它可以在10分钟之内实现肺癌、乳腺癌、食管癌、结直肠癌、肝癌、前列腺癌、宫颈癌、卵巢癌等癌症的早期辅助筛查与治疗评估。该项目攻克了低成本、高精度、高重复、多通量条形码传感芯片的关键技术，通过集成技术实现高通量条形码快速检测，并与人工智能、大数据相结合，构建高灵敏、快响应、低成本、高通量条形码传感器，实现包括感染类、心血管类、癌症在内的三类疾病的快速检测与诊断，并且通过微流控生物芯片流水线，实现了该产品的芯片制备、集成自动化制备与一体化检测诊断系统的产业化。
据悉，微流控生物芯片流水线是国内首条关于微流控自动化的生产线，产能约80-100片/小时，控制精度约10微米。该生产线为全自动化洁净环境操作系统，避免了人为的干预，可以保证产品不受外界因素的影响和污染，又可以检测产品的质量。
磐升生物作为世界上首个用细胞再生出具有功能的器官组织的企业，现已拥有专利80多项，先后参与医疗器械相关领域6项国家行业标准的制定与验证工作。为支持企业发展，济南高新区创业服务中心与磐升生物共建了济南市药谷生物医用材料与组织工程公共服务平台。
济南高新区创业服务中心是齐鲁科创大走廊的起点，科创资源丰富，特色产业突出，培育发展了生物医药、新一代信息技术两大主导产业，深耕细胞与基因、生物制药、医疗器械等细分领域，集聚各类企业3500余家。目前，园区聚焦济南高新区“三次创业”，正在整合济南章锦区域科创产业资源，推动科技创新与产业发展深度融合，促进企业科技成果转化落地，助力生物医药产业创新升级。
据悉，下一步，济南高新区创业服务中心将发挥济南自贸试验区优势，通过自贸试验区探索进行先行先试，完善审批机制和监管体系，减少企业在行政审批上的成本，推动新技术研究和转化。引导高校科研院所与企业开展产学研合作，加强人才交流，实现技术产业优势互补。通过政策倾斜，建立人才输送通道等形式，吸引人才流向区内企业。
【日本拟加严半导体等领域出口管制，商务部：将严重影响中日企业间的正常贸易往来】
根据商务部网站29日消息，日本政府4月26日宣布拟对半导体等领域相关物项实施出口管制，并就有关措施征求公众意见。
商务部新闻发言人表示：“我们注意到，日本政府宣布拟对半导体等领域相关物项实施出口管制，中方对此表示严重关切。”
商务部新闻发言人称，半导体是高度全球化的产业，经过数十年发展，已形成你中有我、我中有你的产业格局，这是市场规律和企业选择共同作用的结果。一段时间以来，个别国家频频泛化国家安全概念，滥用出口管制措施，人为割裂全球半导体市场，严重背离自由贸易原则和多边贸易规则，严重冲击全球产业链供应链稳定。
商务部新闻发言人表示，日方拟议的有关措施，将严重影响中日企业间的正常贸易往来，损人不利己，也损害全球供应链的稳定。
【消费电子传感器分类】
消费电子传感器的应用使得消费电子设备更加智能化、便捷和个性化，提供了丰富的交互和体验方式，以满足用户的各种需求和期望，如今智能手机、智能手表等设备中集成传感器数量不断增加，被期待成为下一代交互终端的“AR眼镜”、“VR眼镜”更是离不开各类传感器的支持。
当前常用的消费电子传感器主要包括以下几种：
▶ 触摸传感器：用于测量人体接触或靠近感应面的触摸动作和参数。在消费电子中，触摸传感器常用于智能手机、平板电脑、触摸屏显示器、游戏控制器等，实现触摸输入、手势识别、指纹识别等功能。
▶ 图像传感器：用于捕捉光学图像。在消费电子中，图像传感器常用于图像和视频的捕捉、识别和分析，以实现照片拍摄、视频录制、人脸识别、手势识别和环境感知等功能。
▶ 声音传感器：用于测量声音或声波。在消费电子中，声音传感器常用于声音录制、语音识别、噪音检测、声音分析和声音定位等功能，为消费电子设备提供了声音相关的感知、交互和控制能力。
▶ 加速度传感器：用于测量物体的加速度和倾斜角度。在消费电子中，加速度传感器常用于屏幕旋转、运动检测、手势识别等功能。
▶ 陀螺仪传感器：用于测量物体的旋转和角速度。在消费电子中，陀螺仪传感器常用于虚拟现实（VR）和增强现实（AR）设备、游戏控制器、图像稳定等应用。
▶ 磁力传感器：用于测量磁场的强度和方向。在消费电子中，磁力传感器常用于指南针、地理定位、翻盖手机的屏幕关闭等功能。
▶ 光传感器：用于测量光的强度和亮度。在消费电子中，光传感器常用于环境亮度调节、光线感应开关、屏幕亮度调节等功能。
▶ 温度传感器：用于测量环境或设备的温度。在消费电子中，温度传感器常用于电池温度监测、温控设备、电子温度计等应用。
▶ 湿度传感器：用于测量环境的湿度水分含量。在消费电子中，湿度传感器常用于空调、加湿器、智能家居等应用。
▶ 气压传感器：用于测量大气压力。在消费电子中，气压传感器常用于气压计、高度计、室内定位等应用。
▶ 距离传感器：用于测量物体和障碍物的距离。在消费电子中，距离传感器常用于触摸屏、近场通信、障碍物检测等功能。
▶ 心率传感器：用于测量人体的心率。在消费电子中，心率传感器常用于智能手环、智能手表、健康监测设备等应用。