一、柔性傳感器正成為推動汽車制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關鍵

2023年9月，習近平總書記首次提出：“積極培育新能源、新材料、先進制造、電子信息等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，積極培育未來產(chǎn)業(yè)，加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，增強發(fā)展新動能?！?024年4月，工信部等七部門聯(lián)合印《推動工業(yè)領域設備更新實施方案》，以生產(chǎn)作業(yè)、倉儲物流、質(zhì)量管控等環(huán)節(jié)改造為重點，推動數(shù)控機床與基礎制造裝備、增材制造裝備、工業(yè)機器人、工業(yè)控制裝備、智能物流裝備、傳感與檢測裝備等通用智能制造裝備更新。

二、柔性傳感器應用領域與解決方案

傳統(tǒng)剛性傳感器受限于制作材料的固有屬性，具有較大的硬度和脆度使其難以貼合在復雜曲面及受到較大外力容易發(fā)生斷裂和損壞，而柔性傳感器由于其輕、薄、柔、可根據(jù)使用場景定制其形狀的特點，使其能應用于各種復雜場景，可緊密貼合于各類設備，實時捕捉細微變化，為制造過程提供精準可靠的數(shù)據(jù)。在汽車工藝質(zhì)量監(jiān)測、精密設備故障診斷及智能座艙感知等領域，柔性傳感器發(fā)揮了巨大的作用，可有效應用于各類復雜場景，為汽車行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展注入強大動力。

柔性傳感器以聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等有機高分子材料為基底，具有良好的延展性、柔韌性，可自由彎曲和折疊，適應各種復雜場景的檢測需求。在汽車行業(yè)，柔性傳感器解決方案正成為生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)監(jiān)測和智能座艙感知的重要工具。柔性傳感器在成本、檢測設備與技術水平以及檢測精度和效率方面均展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。其與多種材料的兼容性，降低了檢測成本；憑借有機高分子材料的柔韌性和延展性，突破了傳統(tǒng)傳感器在復雜環(huán)境下的檢測限制；而快速響應和實時反饋的能力，則大幅提升了檢測效率和精度。

汽車制造領域應用場景及解決方案

在汽車制造過程，柔性傳感器可緊密貼合車身各部位，實時監(jiān)測制造過程中工藝質(zhì)量情況，確保汽車制造的質(zhì)量。應用于沖壓車間沖壓模具平衡塊壓力監(jiān)測，實現(xiàn)沖壓模具平衡塊壓力數(shù)值量化體現(xiàn)，精準調(diào)節(jié)平衡塊壓力；應用于焊裝車間，實時監(jiān)測焊接區(qū)域的溫度變化，防止焊接過度或不足，實時監(jiān)測機械臂電機、齒輪等核心零部件健康狀態(tài)，實時感知設備運行狀態(tài)，預防潛在風險，實現(xiàn)預測性維護；應用于涂裝車間，檢測涂層的厚度和均勻性，確保涂裝質(zhì)量；應用于總裝車間，檢測車門密封條粘接設備壓力狀態(tài)、淋雨線噴頭噴淋流量等過程質(zhì)量參數(shù)，確保整車生產(chǎn)質(zhì)量受控。以沖壓車間為例，沖壓技術誕生數(shù)百年來，只能使用依賴鉗工經(jīng)驗的丹藍法解決沖壓質(zhì)量問題。丹藍法雖然在一定程度上能夠發(fā)現(xiàn)壓力不合格的現(xiàn)象，但受限于人為經(jīng)驗和主觀判斷，難以獲取沖壓件模具各平衡塊壓力的準確數(shù)據(jù)，無法提供精準的平衡塊壓力的量化指標，更無法提供不合格壓力預警解決方案，從而給生產(chǎn)過程的可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量帶來了潛在風險。針對該痛點，可根據(jù)使用場景和空間定制柔性應變傳感器，合理設計電路，在沖壓模具作業(yè)時，模具平衡塊作用于柔性傳感器壓力，使柔性傳感器產(chǎn)生形變，電路感知形變量并將其放大，并轉(zhuǎn)化為壓力信號，從而實現(xiàn)了沖壓模具平衡塊壓力數(shù)值量化體現(xiàn)，精準調(diào)節(jié)平衡塊壓力。

智能座艙領域應用場景及解決方案

在智能座艙感知領域，柔性傳感器同樣潛力巨大。它能夠集成到座椅、方向盤等部件中，實時監(jiān)測乘客的坐姿、體溫、心率等生理數(shù)據(jù)，為智能座艙提供個性化的舒適調(diào)節(jié)方案。如可以監(jiān)測座椅壓力，在對座椅壓力數(shù)據(jù)進行分析后，智能地調(diào)整座椅的角度和支撐，提供更加貼合人體工學的舒適體驗，或通過連續(xù)監(jiān)測座椅壓力變化，判斷乘客是否處于危險狀態(tài)。此外，也可利用柔性傳感器的精準檢測和快速響應特點實現(xiàn)實時手勢識別和觸摸控制等交互功能。在智能座艙的座椅設計中，柔性傳感器發(fā)揮著至關重要的作用。通過內(nèi)置于座椅表面的柔性傳感器，系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測駕乘者的體重分布、坐姿習慣以及身體壓力點等信息，通過大數(shù)據(jù)算法分析計算，可實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)座椅的支撐力度和角度，為駕乘者提供更加貼合人體工學的舒適體驗。同時，結合溫度感知功能，柔性傳感器還能實現(xiàn)座椅的加熱和通風功能，進一步提升了駕乘者的舒適度。

此外，在智能座艙的安全保障方面，應用柔性傳感器可實時監(jiān)測駕乘者的生理狀態(tài)，如心率、呼吸等，柔性傳感器能夠及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應的安全措施。例如，在駕駛者出現(xiàn)疲勞駕駛或突發(fā)疾病時，系統(tǒng)可以迅速做出反應，通過語音提示、自動調(diào)整車輛狀態(tài)等方式，保障駕乘者的安全；在智能座艙的娛樂系統(tǒng)方面，應用柔性傳感器通過感知駕乘者的手勢和動作，實現(xiàn)更加直觀、便捷的交互操作，駕乘者只需輕觸或滑動傳感器表面，即可控制音響、空調(diào)等設備的開關和調(diào)節(jié)，提升了智能座艙的智能化水平。

中汽信科前瞻技術研究團隊致力于柔性傳感器技術的研究與落地應用。未來，團隊將持續(xù)深耕新質(zhì)生產(chǎn)力，探索柔性傳感器在汽車領域的應用場景，以其獨特的優(yōu)勢，推動汽車制造實現(xiàn)跨越式發(fā)展，助力質(zhì)量強國戰(zhàn)略目標實現(xiàn)。