華力創(chuàng)科學(xué)

　　國家“十四五規(guī)劃”指出了應(yīng)瞄準(zhǔn)傳感器等戰(zhàn)略性前瞻性領(lǐng)域， 發(fā)揮我國制度， 體制及市場上的優(yōu)勢， 強化關(guān)鍵產(chǎn)品自給保障能力。 《規(guī)劃》中強調(diào)了研發(fā)六維力傳感器和關(guān)節(jié)力矩傳感器等力覺傳感器，以滿足機器人智能化發(fā)展需求的重要性。作為世界接觸力傳感技術(shù)的引領(lǐng)者，華力創(chuàng)科學(xué)(深圳)有限公司成功研發(fā)了國際上首個基于光學(xué)原理的力傳感技術(shù)，推出了 Photon 系列多維力 / 力矩 傳感器，為不同應(yīng)用場景開發(fā)了基于 Photon 傳感器的力控系統(tǒng)，為智能醫(yī)療機器人賦予了高性能高性價比的力覺感知能力，為目前 臨床治療上無法的解決的難題提供全新的解決方案，造?；颊吲c醫(yī)生。

　　厚積——力傳感技術(shù)的積累

　　華力創(chuàng)科學(xué)的技術(shù)基因來自于英國倫敦國王學(xué)院。公司首席技術(shù)官 Junghwan Back 博士與產(chǎn)品經(jīng)理魚晨博士曾于國王學(xué)院機器人觸覺實驗室進行力傳感技術(shù)的研發(fā)。該實驗室是由現(xiàn)任中科院自動化所研究員，中科院香港創(chuàng)新研究院人工智能與機器人創(chuàng)新中心執(zhí)行副主任，倫敦國王學(xué)院博導(dǎo)劉宏斌教授所創(chuàng)立的，致力于研發(fā)具有觸覺感知能力的柔性微創(chuàng)醫(yī)療器械 及機器人系統(tǒng)的國際頂尖實驗室。自 2012 年成立至今，該實驗室依托在世界享有盛譽的倫敦國王學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，在觸覺感知和智能醫(yī)療機器人領(lǐng)域始終保持國際領(lǐng)先。實驗室多次獲得蓋伊和圣托馬斯醫(yī)院 NHS 基金會，英國 EPSRC，InnvotateUK 及工業(yè)界的資助。團隊發(fā)表國際機器人頂尖期刊 與會議超過 110 余篇，與諸多國際頂尖醫(yī)院，研究機構(gòu)與科 技公司如 IBM、華為、愛立信等保持長期深入合作。

　　英國女王伊麗莎白二世訪問倫敦國王學(xué)院機器人觸覺實驗室，講述者為劉宏斌教授。

　　力感知能力缺失是當(dāng)前制約手術(shù)機器人效率及安全性的關(guān) 鍵性難題，傳統(tǒng)力傳感器技術(shù)無法滿足醫(yī)療手術(shù)器械微型化， 及手術(shù)中體內(nèi)特殊工作環(huán)境等需求，無法在智能醫(yī)療機器人， 特別是微創(chuàng)手術(shù)機器人中得到應(yīng)用。在劉宏斌教授的帶領(lǐng)下， JunghwanBack 博士，魚晨博士等研究團隊成員針對醫(yī)療機 器人力感知需求，探索了一系列傳感基理，開展了開創(chuàng)性科學(xué) 研究，突破了手術(shù)機器人的觸覺感知技術(shù)。使得微創(chuàng)手術(shù)機器 人在與人體組織交互過程中， 在保證安全性與穩(wěn)定性的前提下， 同時具備執(zhí)行復(fù)雜操作的能力，實現(xiàn)了微創(chuàng)手術(shù)安全，快速，準(zhǔn)確的目標(biāo)。

　　薄發(fā)——首創(chuàng)基于光學(xué)的力傳感技術(shù)

　　華力創(chuàng)科學(xué)的技術(shù)優(yōu)勢，源自于國際首個研發(fā)成功的基于 光學(xué)原理的力傳感技術(shù)。該技術(shù)首次實現(xiàn)了應(yīng)用非激光光源對 微米級別材料形變的測量，實現(xiàn)了力與力矩的精確測量。該傳 感原理融入了針對性開發(fā)的特殊傳感結(jié)構(gòu)，在保證各項物理參 數(shù)的同時降低了整體結(jié)構(gòu)限制;使用了特制光學(xué)芯片，確保了 傳感單元的穩(wěn)定性并降低了系統(tǒng)誤差。因而，使用該原理的傳 感器，可以具備精度高，成本低，可靠性高等特征。同時傳感器的結(jié)構(gòu)在理論上也可以極小，極薄?；谠撛淼牧?力矩 傳感器將打破現(xiàn)有技術(shù)在精度及結(jié)構(gòu)大小上的極限。

　　國際首創(chuàng)：基于光學(xué)原理的力傳感技術(shù)

　　基于此， 華力創(chuàng)科學(xué)推出了 Photon 系列高精度力傳感器， 產(chǎn)品囊括了 Photon 六維力 / 力矩傳感器，PhotonONE 單軸 拉壓力傳感器，PhotonT 扭矩傳感器，Photon_Bike 動態(tài)扭 矩傳感器等多個產(chǎn)品子類。每個類型的傳感器均針對特定醫(yī)療 及機器人場景進行了優(yōu)化，具有特異性優(yōu)勢。Photon_mini 型六維力傳感器結(jié)構(gòu)小巧，可適配腔鏡手術(shù)機器人以滿足多種 手術(shù)場景;PhotonT 型扭矩傳感器可集成入醫(yī)用協(xié)作機器人 關(guān)節(jié)，以提升機器人本體安全性及柔性;Photon_66 型六維 力傳感器重量輕，可應(yīng)用于機器人超聲篩查等遠程醫(yī)療場景， 以降低機器人運動補償難度。

　　行穩(wěn)——久經(jīng)驗證的 Photon 傳感器

　　由于原理上的領(lǐng)先，Photon 系列多維力傳感器擁有眾多技術(shù)優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上， 華力創(chuàng)科學(xué)對傳感器進行了長期測試， 在實際醫(yī)學(xué)場景下進行了多項技術(shù)指標(biāo)的驗證，根據(jù)測試及驗 證結(jié)果對技術(shù)細(xì)節(jié)進行了反復(fù)打磨，實現(xiàn)了從技術(shù)優(yōu)勢到產(chǎn)品 優(yōu)勢的轉(zhuǎn)化。

　　Photon 多維力傳感器家族部分成員：

　　(從左到右)Photon40，Photon66，PhotonS80，Photon_mini.

　　針對傳感器行業(yè)普遍存在的交期長，一致性差的問題，研 發(fā)團隊開發(fā)了傳感器自動組裝， 自動標(biāo)定及自動測試系統(tǒng)，從 根本上杜絕了生產(chǎn)制造流程中人工誤差所帶來的不確定性;針 對手術(shù)場景空間狹窄的情況，研發(fā)團隊解決了困擾已久的接線 問題，降低了傳感器對線徑及線阻的要求，用戶可根據(jù)需求自 行更改線長，無需返廠調(diào)試;針對醫(yī)療場景中復(fù)雜的電磁及溫 度環(huán)境，研發(fā)團隊使用特殊的屏蔽及補償機制，解決了溫漂， 零漂， 串?dāng)_等問題， 進一步提升了穩(wěn)定性。正如同 Photon(光 子) 一名， Photon 系列傳感器正以其精確， 穩(wěn)定， 高速等優(yōu)點， 點亮各行各業(yè)。

　　致遠——從 Photon 傳感器出發(fā)

　　華力創(chuàng)科學(xué)所能提供的，不僅僅局限于傳感器本身，也在 于針對應(yīng)用所開發(fā)的機器人力控算法，更在于對目標(biāo)醫(yī)療場景 提供的整體力控解決方案。在 Photon 傳感器的核心技術(shù)以外， 華力創(chuàng)科學(xué)致力于創(chuàng)造基于 Photon 傳感器的視 - 觸覺融合智 能機器人平臺?，F(xiàn)階段已開發(fā)驗證了了針對高階及柔性曲面的 力控探索算法， 開發(fā)了 2D 及 3D 視覺下機器人反饋控制算法， 正在開發(fā)適配于醫(yī)療機器人的“視 - 觸覺融合”智能控制器。 在可見的未來，該平臺性技術(shù)將會更好地滿足醫(yī)療，工業(yè)及消 費電子行業(yè)需求，為機器人領(lǐng)域打開新的篇章。