定位精度毫米级,这家公司开发出的弹性波智能触觉技术,将会如何改变机器感知世界的方式? 

目前,在视觉、听觉、触觉这三类最常见的交互方式中,对应的图像识别和语音识别技术都已经取得革命性进展,触觉识别则尚处前期,亟待发展。

正如雨点落在水面会有水波,人在敲击桌面产生声音的同时,其实也有一种机械波像水波一样在桌面扩展开来。钛方科技的创始人杜朝亮博士,就是凭借对这种力学界称为弹性波技术的深入研究和学习,带领团队结合了深度学习算法以及其他前沿科技,研发出了基于弹性波理论的智能触觉技术。

少数几个传感器、几条柔性电路和集成电路,就构成了钛方科技的智能触觉模组。这套成本低、占用空间小、安装方便的智能模组,能够实现对传统触摸屏的触控,且拥有较强的通用性。

使用者如果将其安装在机器人身上,机器人就能够感知到来自外界触碰的压力和位置;装到汽车和飞机外壳下面,汽车和飞机就能够感知到剐蹭和碰撞事件;安装到家电触控面板下,就能够实现对家电的触控;安装www.chanpingongshe.com到手机和pad屏幕下面,触控屏幕就能够精确感知到手指按压的力度。

对技术的执念:应用在生活中

弹性波技术从读研究生时期就盘桓在杜朝亮的世界里。那时他刚开始学习和研究这项在他人看来颇为生僻的学科。事实上,在工业领域,被用于无损检测的弹性波技术的应用场景并不匮乏。比如日夜穿行在山川大地之间的高铁,其轮轴的疲劳损伤检测、裂缝检测都有着弹性波技术的用武之地。

在北大跟随国内弹性波领域的知名学者苏先樾教授读研究生期间的杜朝亮忙碌于建数学模型,做的事情更偏理论,技术的落地好像还很遥远。不过他始终觉得弹性波技术不应局限在实验室和现有的应用领域里,时常思考如何找到这项技术与老百姓生活更紧密的结合点,“任何结构之中都有弹性波的存在,它属于物体的内在固有属性,应该有更广阔的应用领域”。

读研三年后,杜朝亮被国家留学基金委选拔为首届高水平大学联合培养博士项目公派到美国佐治亚理工学院,追随弹性波方面的知名学者Jianmin Qu教授继续深造。博士毕业后,他选择了中国商飞,决定为中国的大飞机事业做出一点自己的贡献。在中国商飞工作期间,杜朝亮的工作是利用弹性波技术为中国的大飞机进行损伤与裂纹的监测,相比之前单纯钻研理论更近实际应用一步。但毕竟大飞机与大众生活依然有相当距离,杜明亮并不满足于此,而是持续思考着该技术在日常生活中的落地。

功夫不负有心人。2015年下半年的一天,杜朝亮点按着手机屏幕,忽然意识到利用弹性波技术也能实现生活中随处可见的触摸操作,“用手指敲击手机屏幕,屏幕会产生震动,震动随之在面板上传播……”

随后,杜朝亮辞职创业,开始了促使弹性波技术向智能触觉技术进化的研发攻关。

“最开始还只是单纯地想造一款成本低、性价比高的触摸屏,后来发现弹性波智能触觉技术可以应用的领域很多。”杜朝亮对于弹性波技术的产业化研究,就此一发而不可收拾。

从2015年成立起,钛方科技在2016年上半年即研发出弹性波大尺寸触摸屏;2016年下半年,团队从机器人触觉传感、汽车碰撞监测等应用场景出发,研发出基于弹性波技术的曲面触控/接触识别技术;2017年上半年,团队将弹性波技术应用在木板、多孔钢板等材质上实现多种材质的精确触控;2017年下半年,团队基本完成了虚拟键盘、手机与pad力度感应模组的研发。

经过几年的潜心研究,钛方科技基于弹性波理论的智能触觉技术体系初步形成。

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弹性波智能触觉技术用于智能汽车

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弹性波智能触觉技术用于虚拟键盘

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弹性波智能触觉技术用于机器人触觉传感

目前钛方科技团队正在积极配合知名PC厂商、手机厂商、家电厂商以及智能汽车厂商优化算法、完善传感模组,同时也正在研发融合了自主深度学习算法加速引擎的芯片,预计新一代专用芯片将于今年年底面世。“研发自己的芯片投入较大,但它对我们降低成本,保护核心技术,提升客户体验,减少对国外芯片的依赖都有很大好处”,杜朝亮表示。

拥有三维识别与成本低等优势

对于为何将弹性波技术应用在生活中存有执念,杜朝亮将其与现有的电容、红外、电阻、光学、纳米网格等技术详细对比了一番:现有的这几项技术一般只适用于特殊材料和特殊结构的局部接触感应,对于多种材料构成的三维曲面结构或者尺寸较大的结构,这些技术的方案比较复杂、成本也比较高。钛方科技利用深度学习算法研发的弹性波智能触觉识别技术,则具有以下一系列优势:

可实现三维触觉识别:既可识别接触位置,也可识别接触力度;

突破平面结构束缚:对平面结构和三维曲面结构都能精准识别;

突破材料限制:支持玻璃等均质材料,也支持木板、复合材料、钢筋混凝土等非均质材料;

不受材料的导电性影响:即能像电容技术一样支持非导电材料,如玻璃、塑料、木板,又能支持导电材料,如铁板、钢板;

成本低:不仅单个传感器成本低,对传感器数量需求也较少;

能耗低:该技术属于被动识别,具有功耗低、无辐射的特点;

抗干扰能力强:该技术基本不受任何障碍物影响和电磁干扰。

借助钛方科技研发的弹性波智能触觉技术,使用者只要在需要触摸操作、按键操作、碰撞感应的场合中,在设备面板上安装好传感器,通过深度学习算法分析,即可以让机器精确地感知到触控或触碰状况。

优势自然带来营收。在盈利方式上,钛方科技以出售整套解决方案为主,包含芯片、传感器;未来也会通过授权知识产权的方式来获得收入,毕竟,他们已经拥有了四十多项国内外相关专利,覆盖算法、信号处理、传感器、集成电路、行业解决方案等领域。

眼看着技术开发与产业应用有序推进,杜朝亮也是自信满满。他谈到这是因为在如今人工智能与物联网的时代,机器感知能力中的图像识别与语音识别技术都已经取得革命性进展,技术日趋成熟,也都有国内外知名的领军企业;而触觉识别技术的开发则尚处于前期阶段,迫切需要革命性的突破,并且,触觉识别技术的用途非常广泛,任何需要触摸操作、按键操作、碰撞感应的场合都有其用武之地,同时它也是物联网的基础,未来非常有希望成长为像语音识别与图像识别一样的大产业。

在物联网的“云、管、边、端”基础架构中,钛方科技的智能触觉技术(专用芯片及传感模组)属于端传感及端计算。

至于是否担心同行竞争,杜朝亮底气充足,分析道,“我们团队在弹性波技术、深度学习算法等领域都有非常资深的经验和研发能力,能很好地将触觉识别与深度学习算法结合,并已高强度持续研发三年的时间,所开发的弹性波智能触觉识别技术定位精度为毫米级,优于一般的10毫米级的定位精度;力度感应灵敏度为毫牛秒级别,优于一般的数十毫牛秒级。”言辞之间,颇有对技术的自信和对团队的认可。

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