​触觉传感的下一个十年

（本文编译自Electronic Design）

在系统设计中，传感器连接器往往不受重视，常被当作后期补充环节来考虑，但它对应用性能有着至关重要的影响。连接器会增大测量电路的电阻，而其电气性能的任何波动，都会导致传感器测量精度出现偏差。

这种偏差的产生，可能源于生产容差的差异，也可能是不同设备中连接器的安装与固定方式不同，最终造成不同设备的传感器输出数据不一致。在生产测试与质量管控阶段，这些元件偏差可通过传感器校准环节修正，借助元件补偿或软件补偿的方式，对传感器的输出数据进行调整校准。

此外，随着使用时间推移，连接器的弯折、设备运行产生的振动或热应力，也可能引发性能偏差，在智能纺织品等“高频弯折”应用场景中，这种问题尤为突出。设计人员必须充分掌握这些潜在的元件容差特性：若这类容差对整体输出偏差的影响在可接受范围内，可予以包容；若其已影响设备性能，则需严格管控以降低负面影响。许多产品设计人员都曾低估传感器连接器合理设计的重要性，直到产品投入实际应用后出现故障，才追悔莫及。

连接器类型

传统的ZIF连接器、tab连接器和pin连接器，通常借助机械压力按压在导电线路与基板上，这类连接器常用于实现传感器导线与电路板电子元件的互联。鉴于许多柔性印刷传感器应用场景存在产品种类多、产量低的特点，这类连接器往往采用人工方式装配到传感器基板与导体上，这就可能因人为操作失误产生偏差。不过，这类偏差通常可在校准环节予以修正。

对于大批量生产的应用场景而言，投入资金购置价格较高的自动化连接器装配设备并定制工装夹具是经济的。这种做法既能降低单位产品成本，还能保障连接的一致性与稳定性。若部分应用场景中，传感器会因磨损等原因需要定期更换，弹性pin连接器则能提供稳定性和一致性较好的连接效果，但这类连接器需要预留足够的安装空间。

除机械连接器外，部分设计人员还会采用Z轴导电胶带、导电胶或导电环氧树脂，将导电线路与电路板上的其他电路元件粘合固定。这类胶粘剂若固化处理得当，在机械应力较小的环境中可实现稳定的电连接，同时还能简化装配流程，进而降低连接器相关成本。这种连接方式在消费级可穿戴设备中应用也日益普遍，因为这类设备受空间限制且对小型化要求极高，无法使用机械连接器。

传感器应用场景

在各类场景中应用印刷传感器时，其外形可定制化且具备形态灵活性的特点，为诸多应用带来了优势。但这些优势背后，传感技术也存在一些细微问题。不过，只要设计人员了解并掌握这些问题的特性，便能对其进行有效管控。

若需传感器长期持续进行传感工作，可能需要定期校准，以确保传感器的输出数据始终与预期测量值保持一致。在部分需重点关注差值的应用场景中，如通过象限压力差值来检测拨杆方向与作用力的场景，校准就无需过多顾虑，因为所有传感器元件的老化速度通常趋于一致。

而对于一些对绝对值要求极高的应用场景，如通过长期监测储液罐接地接触板的压力来估算液位变化，传感器漂移可能会成为一大难题，此时就需要进行定期重新校准。若传感器的漂移情况随使用时间变化具有较强的可预测性，且可借助基于使用时长的补偿表对其进行估算，那么采用软件校准的方式便足以满足需求。

在环境条件波动较大的动态场景中，可借助基准传感器获取基准测量值，再利用该基准值对主传感器或传感器阵列进行自动重新校准。例如，当消费者站上地面检测台的压力垫时，可通过一款低漂移的压力板传感器，对整个脚垫压力测绘阵列完成一次重新校准。

设计人员务必了解其设计的传感器出现漂移的原因及特性。举例来说，薄膜式压力传感器在承受持续恒定的静载荷时，产生的漂移幅度可能会远大于承受交变载荷时的漂移幅度。

互联传感器：助力物联网与预测性分析发展

海量来自本地或远程位置的传感器所传输的信号，需借助Wi-Fi、蓝牙或其他网络传输方式实现数据互联，这样才能支撑物联网应用的运行。

对于通信速率受限的窄带网络而言，边缘计算领域的近期技术突破，使得依托嵌入式计算在本地处理并解析传感器图像数据成为可能。如此一来，仅需向远程端发送少量关键数据即可触发对应操作，例如发送一个预警信号，提示电梯制动器需在六个月内进行维修保养。

“传感器无处不在”的趋势日益凸显，这正是积累海量传感器特征数据的重要前提，而这些数据对于高效开展机器学习至关重要。随着触觉传感器逐渐走向标准化并得到广泛嵌入应用，大规模采集与挖掘传感器输入输出数据的契机随之而来，这将为机器学习模型的优化带来全新思路，进而进一步提升传感器的实用价值。

以鞋垫压力传感器为例，该传感器可捕捉人体行走时的压力分布数据，如今借助支持Wi-Fi或蓝牙功能的智能手机应用，这些数据既能实时传输，也可批量上传至云端数据采集平台。

若将这些压力分布数据与定期采集的临床数据相结合并展开深度挖掘，可为物理治疗监测提供诸多全新参考依据。例如，通过数据分析可提前发现一些健康隐患的早期征兆，像阿尔茨海默病引发的平衡能力衰退前兆，或是因步态异常而需要更换鞋垫等情况。

展望未来：触觉传感的发展前景

未来十年将成为触觉传感技术发展的关键时期，创新突破与实际应用将成为两大核心驱动力。一方面，各类新兴技术将得到充分运用，助力触觉传感技术解锁全新功能，开启充满探索与创新的新阶段；另一方面，行业将重点优化部分性价比高的传感技术，这类技术有望成为支撑主流市场与细分市场发展的核心力量。

在柔性印刷电子技术与增材制造技术持续进步的推动下，上述技术融合趋势有望催生出丰富多元的传感器应用生态。届时，即便是结构复杂的传感器，也能实现小批量生产，且无需承担过高成本。

面对这些颠覆性变革，企业必须坚定对未来发展的投入。行业领军企业不仅要率先研发新型传感器设计方案与制造工艺，还需在技术、市场及应用等多个领域构建稳固的合作关系。