觸覺傳感的下一個十年

（本文編譯自Electronic Design）

在系統設計中，傳感器連接器往往不受重視，常被當作后期補充環節來考慮，但它對應用性能有著至關重要的影響。連接器會增大測量電路的電阻，而其電氣性能的任何波動，都會導致傳感器測量精度出現偏差。

這種偏差的產生，可能源于生產容差的差異，也可能是不同設備中連接器的安裝與固定方式不同，最終造成不同設備的傳感器輸出數據不一致。在生產測試與質量管控階段，這些元件偏差可通過傳感器校準環節修正，借助元件補償或軟件補償的方式，對傳感器的輸出數據進行調整校準。

此外，隨著使用時間推移，連接器的彎折、設備運行產生的振動或熱應力，也可能引發性能偏差，在智能紡織品等“高頻彎折”應用場景中，這種問題尤為突出。設計人員必須充分掌握這些潛在的元件容差特性：若這類容差對整體輸出偏差的影響在可接受范圍內，可予以包容；若其已影響設備性能，則需嚴格管控以降低負面影響。許多產品設計人員都曾低估傳感器連接器合理設計的重要性，直到產品投入實際應用后出現故障，才追悔莫及。

連接器類型

傳統的ZIF連接器、tab連接器和pin連接器，通常借助機械壓力按壓在導電線路與基板上，這類連接器常用于實現傳感器導線與電路板電子元件的互聯。鑒于許多柔性印刷傳感器應用場景存在產品種類多、產量低的特點，這類連接器往往采用人工方式裝配到傳感器基板與導體上，這就可能因人為操作失誤產生偏差。不過，這類偏差通常可在校準環節予以修正。

對于大批量生產的應用場景而言，投入資金購置價格較高的自動化連接器裝配設備并定制工裝夾具是經濟的。這種做法既能降低單位產品成本，還能保障連接的一致性與穩定性。若部分應用場景中，傳感器會因磨損等原因需要定期更換，彈性pin連接器則能提供穩定性和一致性較好的連接效果，但這類連接器需要預留足夠的安裝空間。

除機械連接器外，部分設計人員還會采用Z軸導電膠帶、導電膠或導電環氧樹脂，將導電線路與電路板上的其他電路元件粘合固定。這類膠粘劑若固化處理得當，在機械應力較小的環境中可實現穩定的電連接，同時還能簡化裝配流程，進而降低連接器相關成本。這種連接方式在消費級可穿戴設備中應用也日益普遍，因為這類設備受空間限制且對小型化要求極高，無法使用機械連接器。

傳感器應用場景

在各類場景中應用印刷傳感器時，其外形可定制化且具備形態靈活性的特點，為諸多應用帶來了優勢。但這些優勢背后，傳感技術也存在一些細微問題。不過，只要設計人員了解并掌握這些問題的特性，便能對其進行有效管控。

若需傳感器長期持續進行傳感工作，可能需要定期校準，以確保傳感器的輸出數據始終與預期測量值保持一致。在部分需重點關注差值的應用場景中，如通過象限壓力差值來檢測撥桿方向與作用力的場景，校準就無需過多顧慮，因為所有傳感器元件的老化速度通常趨于一致。

而對于一些對絕對值要求極高的應用場景，如通過長期監測儲液罐接地接觸板的壓力來估算液位變化，傳感器漂移可能會成為一大難題，此時就需要進行定期重新校準。若傳感器的漂移情況隨使用時間變化具有較強的可預測性，且可借助基于使用時長的補償表對其進行估算，那么采用軟件校準的方式便足以滿足需求。

在環境條件波動較大的動態場景中，可借助基準傳感器獲取基準測量值，再利用該基準值對主傳感器或傳感器陣列進行自動重新校準。例如，當消費者站上地面檢測臺的壓力墊時，可通過一款低漂移的壓力板傳感器，對整個腳墊壓力測繪陣列完成一次重新校準。

設計人員務必了解其設計的傳感器出現漂移的原因及特性。舉例來說，薄膜式壓力傳感器在承受持續恒定的靜載荷時，產生的漂移幅度可能會遠大于承受交變載荷時的漂移幅度。

互聯傳感器：助力物聯網與預測性分析發展

海量來自本地或遠程位置的傳感器所傳輸的信號，需借助Wi-Fi、藍牙或其他網絡傳輸方式實現數據互聯，這樣才能支撐物聯網應用的運行。

對于通信速率受限的窄帶網絡而言，邊緣計算領域的近期技術突破，使得依托嵌入式計算在本地處理并解析傳感器圖像數據成為可能。如此一來，僅需向遠程端發送少量關鍵數據即可觸發對應操作，例如發送一個預警信號，提示電梯制動器需在六個月內進行維修保養。

“傳感器無處不在”的趨勢日益凸顯，這正是積累海量傳感器特征數據的重要前提，而這些數據對于高效開展機器學習至關重要。隨著觸覺傳感器逐漸走向標準化并得到廣泛嵌入應用，大規模采集與挖掘傳感器輸入輸出數據的契機隨之而來，這將為機器學習模型的優化帶來全新思路，進而進一步提升傳感器的實用價值。

以鞋墊壓力傳感器為例，該傳感器可捕捉人體行走時的壓力分布數據，如今借助支持Wi-Fi或藍牙功能的智能手機應用，這些數據既能實時傳輸，也可批量上傳至云端數據采集平臺。

若將這些壓力分布數據與定期采集的臨床數據相結合并展開深度挖掘，可為物理治療監測提供諸多全新參考依據。例如，通過數據分析可提前發現一些健康隱患的早期征兆，像阿爾茨海默病引發的平衡能力衰退前兆，或是因步態異常而需要更換鞋墊等情況。

展望未來：觸覺傳感的發展前景

未來十年將成為觸覺傳感技術發展的關鍵時期，創新突破與實際應用將成為兩大核心驅動力。一方面，各類新興技術將得到充分運用，助力觸覺傳感技術解鎖全新功能，開啟充滿探索與創新的新階段；另一方面，行業將重點優化部分性價比高的傳感技術，這類技術有望成為支撐主流市場與細分市場發展的核心力量。

在柔性印刷電子技術與增材制造技術持續進步的推動下，上述技術融合趨勢有望催生出豐富多元的傳感器應用生態。屆時，即便是結構復雜的傳感器，也能實現小批量生產，且無需承擔過高成本。

面對這些顛覆性變革，企業必須堅定對未來發展的投入。行業領軍企業不僅要率先研發新型傳感器設計方案與制造工藝，還需在技術、市場及應用等多個領域構建穩固的合作關系。