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华力创科学：赋予智能医疗机器人高性能力觉感知能力

发布时间：

2023-03-03 15:37

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国家“十四五规划”指出了应瞄准传感器等战略性前瞻性领域，发挥我国制度，体制及市场上的优势，强化关键产品自给保障能力。《规划》中强调了研发六维力传感器和关节力矩传感器等力觉传感器，以满足机器人智能化发展需求的重要性。作为世界接触力传感技术的引领者，华力创科学（深圳）有限公司成功研发了国际上首个基于光学原理的力传感技术，推出了Photon系列多维力/力矩传感器，为不同应用场景开发了基于Photon传感器的力控系统，为智能医疗机器人赋予了高性能高性价比的力觉感知能力，为目前临床治疗上无法的解决的难题提供全新的解决方案，造福患者与医生。


厚积——力传感技术的积累

 

      华力创科学的技术基因来自于英国伦敦国王学院。公司首席技术官Junghwan Back博士与产品经理鱼晨博士曾于国王学院机器人触觉实验室进行力传感技术的研发。该实验室是由现任中科院自动化所研究员，中科院香港创新研究院人工智能与机器人创新中心执行副主任，伦敦国王学院博导刘宏斌教授所创立的，致力于研发具有触觉感知能力的柔性微创医疗器械及机器人系统的国际顶尖实验室。自2012年成立至今，该实验室依托在世界享有盛誉的伦敦国王学院生物医学工程学院，在触觉感知和智能医疗机器人领域始终保持国际领先。

      力感知能力缺失是当前制约手术机器人效率及安全性的关键性难题，传统力传感器技术无法满足医疗手术器械微型化，及手术中体内特殊工作环境等需求，无法在智能医疗机器人，特别是微创手术机器人中得到应用。在刘宏斌教授的带领下，JunghwanBack博士，鱼晨博士等研究团队成员针对医疗机器人力感知需求，探索了一系列传感基理，开展了开创性科学研究，突破了手术机器人的触觉感知技术。使得微创手术机器人在与人体组织交互过程中，在保证安全性与稳定性的前提下，同时具备执行复杂操作的能力，实现了微创手术安全，快速，准确的目标。

英国女王伊丽莎白二世访问伦敦国王学院机器人触觉实验室，

讲述者为刘宏斌教授。

 

薄发——首创基于光学的力传感技术

 

       华力创科学的技术优势，源自于国际首个研发成功的基于光学原理的力传感技术。该技术首次实现了应用非激光光源对微米级别材料形变的测量，实现了力与力矩的精确测量。该传感原理融入了针对性开发的特殊传感结构，在保证各项物理参数的同时降低了整体结构限制；使用了特制光学芯片，确保了传感单元的稳定性并降低了系统误差。因而，使用该原理的传感器，可以具备精度高，成本低，可靠性高等特征。同时传感器的结构在理论上也可以极小，极薄。基于该原理的力/力矩传感器将打破现有技术在精度及结构大小上的极限。

      基于此，华力创科学推出了Photon系列高精度力传感器，产品囊括了Photon六维力/力矩传感器，PhotonONE单轴拉压力传感器，PhotonT扭矩传感器，Photon_Bike动态扭矩传感器等多个产品子类。每个类型的传感器均针对特定医疗及机器人场景进行了优化，具有特异性优势。Photon_mini型六维力传感器结构小巧，可适配腔镜手术机器人以满足多种手术场景；PhotonT型扭矩传感器可集成入医用协作机器人关节，以提升机器人本体安全性及柔性；Photon_66型六维力传感器重量轻，可应用于机器人超声筛查等远程医疗场景，以降低机器人运动补偿难度。

国际首创：基于光学原理的力传感技术

 

行稳——久经验证的Photon传感器

 

        由于原理上的领先，Photon系列多维力传感器拥有众多技术优势。在此基础上，华力创科学对传感器进行了长期测试，在实际医学场景下进行了多项技术指标的验证，根据测试及验证结果对技术细节进行了反复打磨，实现了从技术优势到产品优势的转化。

      针对传感器行业普遍存在的交期长，一致性差的问题，研发团队开发了传感器自动组装，自动标定及自动测试系统，从根本上杜绝了生产制造流程中人工误差所带来的不确定性；针对手术场景空间狭窄的情况，研发团队解决了困扰已久的接线问题，降低了传感器对线径及线阻的要求，用户可根据需求自行更改线长，无需返厂调试；针对医疗场景中复杂的电磁及温度环境，研发团队使用特殊的屏蔽及补偿机制，解决了温漂，零漂，串扰等问题，进一步提升了稳定性。正如同Photon（光子）一名，Photon系列传感器正以其精确，稳定，高速等优点，点亮各行各业。

hoton多维力传感器家族部分成员：（从左到右）Photon40，Photon66，PhotonS80，Photon_mini.


致远——从Photon传感器出发

 

      华力创科学所能提供的，不仅仅局限于传感器本身，也在于针对应用所开发的机器人力控算法，更在于对目标医疗场景提供的整体力控解决方案。在Photon传感器的核心技术以外，华力创科学致力于创造基于Photon传感器的视-触觉融合智能机器人平台。现阶段已开发验证了了针对高阶及柔性曲面的力控探索算法，开发了2D及3D视觉下机器人反馈控制算法，正在开发适配于医疗机器人的“视-触觉融合”智能控制器。在可见的未来，该平台性技术将会更好地满足医疗，工业及消费电子行业需求，为机器人领域打开新的篇章。

 

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华力创看E-bike（一）：热浪来袭

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