編輯按：

本文作者John Jutila，是 Tekscan 公司的首席執行官，Tekscan成立于1987年，是全球觸覺傳感領域的先驅和領先企業。Tekscan專注于柔性薄膜壓力傳感器技術，其核心產品采用壓阻式技術路線，技術源頭可追溯至麻省理工學院人工智能實驗室。本文將從觸覺傳感的演變與發展軌跡、推動觸覺傳感器未來發展的應用、創新/制造和路線圖、傳感器連接與分析等四部分，講述全球觸覺傳感器產業的最前沿發展，探討制造技術的突破、不斷增長的需求、新的應用以及戰略合作伙伴關系將如何徹底改變觸覺傳感器的未來。

本文原標題為《The Next Decade of Tactile Sensing》，發表于《ElectronicDesign》，本文僅做編譯，版權歸屬原作者及媒體所有，轉載本譯文請注明傳感器專家網來源。

專家檔案

John Jutila ， Tekscan 公司首席執行官，該公司是觸覺傳感器解決方案的全球領導者。John 此前曾擔任 Ripley Tools（一家基礎設施安裝解決方案供應商）和 Champion ONE（一家光網絡技術公司）的首席執行官，并在諾基亞擔任過多個職位，包括全球戰略聯盟戰略與運營副總裁、歐洲、中東和非洲地區戰略產業部門首席運營官以及北美光纖解決方案部門總裁。John亦在旭化成AK/Polypore、InterDigital和惠普/EDS等公司擔任重要高管職位。他擁有格勒諾布爾高等商學院的工商管理博士學位（DBA）、托萊多大學的工商管理碩士學位（MBA）以及沃頓商學院的風險投資管理學士學位（BBA）。

一、觸覺傳感的演變與發展軌跡

三十多年來，作為觸覺傳感領域的先驅，Tekscan始終處于市場創新和應用技術領先的前沿。Tekscan起源于麻省理工學院工程師開發的突破性薄膜柔性壓力傳感器原型（見圖），此后，Tekscan對市場動態和應用需求有了深刻的理解。

▲這些是1983年由包括Tekscan創始人兼首席技術官RobPodoloff在內的團隊開發的原始壓力映射觸覺傳感器原型，當時Rob Podoloff是麻省理工學院人工智能實驗室的一名工程系學生。(照片由Rob Podoloff提供)

這項專業知識凸顯了各種因素即將匯聚——一場“完美風暴”——傳感器創新與制造技術的進步相結合，滿足了由需求驅動的不斷增長的市場空間。

展望未來，在制造技術的突破和這些技術日益融入日常產品的推動下，觸覺傳感器行業正處于重大變革的邊緣。隨著我們不斷突破技術極限，創新研究與商業成功之間的差距有望縮小，從而開啟一個前所未有的更靈敏、更適應、更集成化的傳感器技術新時代。

自誕生以來，觸覺傳感市場一直在穩步發展。如同任何演進過程一樣，其發展歷程也呈現出時而平穩、時而劇烈波動的特點。這促使新的應用領域迅速發展，隨后這些應用領域逐漸成熟穩定，直至下一次顛覆性變革的到來。 在此過程中出現的變革性變化包括導電油墨和電阻油墨的進步、能夠實現實時可編程邏輯的改進型FPGA 模塊，以及導致數據分析和用戶界面快速發展的開源軟件等等。

過去十年，商業應用增長相對穩定（不計全球疫情的影響），但這種情況即將發生變化。

觸覺傳感市場即將迎來技術和市場力量的融合，這將在未來十年顛覆并加速該行業的發展。這主要歸因于以下幾個因素：

1）創新：在過去的十年里，觸覺傳感器創新引擎一直高速運轉，以支持新興增長市場應用，包括觸摸屏、游戲控制、機器人、醫療可穿戴設備和其他市場。

2）制造技術的進步：制造更復雜的印刷柔性電子產品設計的能力，以及標準化設計的更高效規模化生產能力，將與新的生產投資相結合，以推動增長。

3）市場接受度提高：隨著行業規模不斷擴大和觸覺傳感技術的商業化，可用性的提高和制造成本的降低將推動市場接受度更快地提升。
所有這些趨勢都有可能相互促進，從而產生一種能量曲線效應，在未來十年內大幅加速增長。

觸覺傳感技術的市場應用：規模超300億美金

觸覺傳感器通常被定義為測量“觸感”的某些方面，常被比作人類皮膚的觸覺。目前，主流應用主要局限于感知表面的力和壓力。一些實驗性技術也可用于感知其他表面或接觸特性，例如溫度、表面滑動、粗糙度等特性。

觸覺傳感器的功能已得到驗證，并已廣泛應用于各個領域。僅Tekscan一家就已將觸覺傳感器應用于數千種研究、應用、基于觸覺傳感的系統解決方案以及各種設備的嵌入式傳感器中。隨著市場上新興企業的涌現，觸覺傳感器的應用增長速度令人矚目。

目前，觸覺傳感器的市場規模普遍估計超過每年300億美元（約合2133.82億元人民幣）。觸覺傳感最大的市場領域當然是觸摸屏顯示器和控制器，它們被嵌入到各種各樣的消費品、醫療產品、軍用產品和工業產品中，占觸覺應用總量的80%以上。

雖然觸摸屏技術相對成熟，但材料和制造工藝的進步仍在不斷發展。為了提升屏幕的“觸感”，開發人員除了測量觸摸位置外，還致力于測量觸摸壓力或壓力分布，從而催生新的創新。印刷柔性傳感器的市場規模估計超過每年30億美元，其中觸覺傳感器占據了相當大的份額。

二、推動觸覺傳感器未來發展的應用

從醫療到交通運輸，許多市場都在使用觸覺傳感器。

觸覺傳感在醫療領域的應用：從臨床環境到便攜式可穿戴設備
觸覺傳感器在醫療領域應用廣泛，從臨床環境中物理治療師使用觸覺傳感器作為評估患者足部壓力和步態的系統的一部分，到制造商將觸覺傳感器嵌入旨在改善足部功能的定制鞋墊中，都可見其身影。

大學研究人員正在利用這項技術來描述骨骼運動和動力學，而制造商則在研究將其嵌入智能座椅和病床的可行性，這些座椅和病床能夠感知壓力和運動。下圖展示了嵌入咬合分析系統中的觸覺傳感器，該系統在全球牙科診所廣泛使用，用于幫助評估患者的咬合力。
此外，醫療器械制造商已將觸覺傳感器嵌入到藥物輸送系統中。在運動領域，柔性觸覺智能紡織品也越來越受歡迎，可用于測量足部位置動態、自行車座椅均勻性、車把握力、呼吸頻率，甚至馬鞍與馬匹之間的壓力分布。
交通運輸：觸覺傳感技術的廣泛應用及小眾和新興應用

觸覺傳感器在汽車行業的市場應用一直十分廣泛，隨著電動汽車的普及及其帶來的全新設計理念，市場需求也在不斷增長。觸覺傳感器被嵌入汽車座椅、儀表盤觸摸屏和其他控制裝置中，用于感知乘客的存在和體重。

觸覺傳感器在安全測試中用于測量安全帶壓力分布、車輛加速和減速過程中座椅的動態特性、方向盤握持壓力，以及用于配備傳感器的碰撞假人。汽車工程師還依靠觸覺傳感器來測量車門（如下圖）和發動機缸體的密封壓力、剎車片的接觸情況，甚至輪胎胎面的動態特性。這些只是觸覺傳感技術在汽車研發和設計中眾多應用中的幾個例子。

▲觸覺傳感器使汽車工程師能夠驗證車門密封壓力是否合適且均勻

類似的應用也可見于其他交通運輸領域，包括海洋和航空航天領域。在這些領域，也涌現出許多獨特的應用，例如測量破冰船船體受到的冰壓、了解穿著宇航服的人體所受的壓力分布，以及感知噴氣式飛機在高重力加速度下座椅所受的力。

了解鋰電池在充放電循環過程中的壓力分布對于從手機到電動汽車等各種設備的安全性和性能都至關重要。鋰電池技術的最新進展與機械熱力學和壓力動力學密切相關，這需要在設計和制造過程中進行觸覺測量（如下圖）。

▲Tekscan 壓力映射技術結合了觸覺傳感器、電子元件和軟件，用于測量鋰離子電池隨時間的膨脹情況

工業和研究中的觸覺傳感

在工業領域，觸覺傳感器被嵌入到工業機械中，用于測量接觸壓力分布，以應用于各種反饋控制應用。壓力分布對于維護和質量控制也至關重要，可以用來測量一系列因素。

這些包括適當的散熱器接觸、墊片和密封件的有效性、工業制動器接觸面分布、壓輥對準（如下圖）、晶圓拋光表面接觸均勻性，以及動態測量電池和其他產品表面隨時間推移的壓力變化。

▲薄膜觸覺傳感器安裝在工業輥之間，用于驗證對準情況

在消費市場中，觸覺傳感最常見于觸摸屏設備，但也應用于各種其他領域。測量表面壓力的觸覺傳感器已被嵌入電動工具、游戲控制器、鎖具以及用于定制鞋靴的消費者足部測量設備中（如下圖）。

▲可以將小型嵌入式觸覺傳感器設計到 OEM 設備中

觸覺傳感技術廣泛應用于產品研究中，用于測量虛擬現實（VR）護目鏡面部接觸壓力、智能手機外殼的正確配合和密封性（用于設計或質量控制），或分析高爾夫揮桿平衡和握桿壓力以提高技能等。

在機器人領域，觸覺傳感器提供觸覺信息，這對于正確處理物體至關重要，例如在工業制造應用中，裝配過程中組件處理不當可能會造成高昂的成本。因此，觸覺傳感器在機器人和無人機領域的應用日益廣泛，主要用于測量和控制機械手或機械臂的抓取力，或無人機的包裹拾取和運輸。

機器人領域正在探索其他觸覺測量方法，包括抓握過程中的滑動感知，以及表面“粗糙度”和“柔軟度”的感知，例如，這些方法可用于區分不同種類的蔬菜或判斷其成熟度。此外，人們對用于自主“行走”機器人的足部和步態壓力及運動感知也越來越感興趣。觸覺傳感器已被用于幫助機器人展現更好的平衡性和更接近人類的步態。

在國防市場，觸覺傳感器已被用于測量步兵作戰期間背包的負重和壓力以及鞋墊和步態壓力，應用于防彈衣和頭盔進行沖擊測試，以及測試彈射座椅的力分布，以測量平衡和抓握力，用于槍械研究和訓練。

▲Tekscan 和 SEMI 正在合作開發柔性可拉伸傳感器，用于測量戰術訓練中的手部握力

在傘兵快速繩降或醫療運輸過程中，傳感器用于測量安全帶和擔架與身體的接觸壓力。在蓬勃發展的“士兵系統”領域，觸覺傳感器被應用于智能紡織品中，用于實時監測呼吸頻率和步態分析，從而感知生命體征，判斷潛在傷情是否導致功能障礙。
最后，研發部門一直是企業、政府和大學實驗室積極采用新型傳感技術的領域，他們利用這些技術開展觸覺測量研究或將其嵌入新興應用。在這一領域，觸覺傳感技術已應用于數以千計的應用中。

傳感器和電子元件可以進行修改或定制，以用于各種研究應用，例如測量靜態接觸環境或實時環境中的觸覺特性，并可與 LabVIEW 或 MATLAB 等實驗室系統集成，以便進行分析并與其他數據整合。
在壓力映射方面，這些薄膜柔性傳感器使研究人員能夠動態地可視化表面區域的接觸壓力——這一特性在其他情況下是無法直接觀察的。

三、創新/制造和路線圖

利用觸覺傳感器進行的研究還可以用于其他用途。過去十年間，新型觸覺測量方法和設計領域涌現出大量創新成果和研究成果。盡管研究和探索不斷進行，但大多數新技術尚未實現商業化。

應變計、壓阻式、壓電式和電容式傳感等成熟的傳感器技術一直占據主導地位，且相對成熟。盡管新型傳感器設計不斷創新，但相關新產品的商業化卻未能同步增長。

這個內容豐富且不斷增長的潛在觸覺傳感器創新庫，涵蓋了從采用納米管或石墨烯結構的新材料到模仿人體皮膚感知能力的深奧“電子皮膚”方法等方方面面。它們還延伸到滲流機制、量子隧穿、微流體傳感、光學布拉格光柵、折紙結構、磁霍爾效應、微結構和電阻層析成像等概念。

觸覺傳感器的創新與商業應用
主流觸覺傳感器研究通常由機器人、無人機、游戲控制器、虛擬現實、智能紡織品和觸摸顯示器等備受矚目的應用所驅動。這催生了大量尚未實現商業化應用的新研發概念和原型。由于多種因素，這些不斷增長的創新成果將在未來十年內轉化為商業應用。

首先，一些新興的高知名度應用將獲得廣泛應用，從而催生對嵌入式觸覺傳感功能日益增長的需求。其次，盡管許多觸覺傳感技術最初是為了解決特定問題而開發的，但未來可能會發現其他用途，這些用途可能會引發新的需求并推動商業化進程。

例如，最初的Tekscan壓阻式壓力映射傳感器是為了實現高分辨率的牙齒咬合壓力分析，用于咬合評估而開發的。商業化之后，幾十年來，基于這項基本壓阻式傳感器技術的各種新應用層出不窮，從而推動了市場需求的大幅增長。
最后，大規模制造和生產新型觸覺傳感器創新產品可能面臨挑戰，尤其對于復雜或特殊的設計而言更是如此。近期制造技術的創新為生產工具箱增添了前景廣闊的新方法，使更多設計能夠比以往任何時候都更容易地從實驗室走向工廠，即使是小批量生產也不例外。

印刷柔性電子器件的制造方法

用于印刷柔性電子器件的規模化生產技術將不斷發展，最終實現更大規模、更經濟的傳感器制造。目前，印刷柔性電子器件市場規模估計超過每年100億美元，產品包括柔性傳感器、超薄射頻天線、智能紡織品和超薄柔性加熱條等。
過去幾十年間，多種新方法的出現使得薄膜柔性電子器件的可靠制造成為可能，而薄膜柔性電子器件正是觸覺傳感器的首選形式。印刷柔性電子器件能夠使觸覺傳感元件貼合各種表面，例如機器人抓取手指、鞋墊、橄欖球頭盔等等，從而在市場上具有廣泛的應用前景。
笨重或不靈活的觸覺傳感器的應用范圍要小得多，只能應用于范圍更窄的應用領域，從而限制了其需求增長量（如下圖）。

▲此圖表展示了Web of Science數據庫中每年以"柔性電子"為關鍵詞發表的研究論文數量。(圖表由Frontiers in Electronics提供，2020年)

最初，絲網印刷技術借鑒于圖書出版技術，使得在單張基材上靈活地生產印刷柔性傳感器成為可能。時至今日，這一工藝依然是主流，并得到了現代平板絲網印刷機的支持，例如Thieme 3000，它在自動送紙、清潔、對齊、檢測和輸送至干燥機等方面都進行了改進（如下圖）。

▲像 Thieme 3000 這樣的印刷機可以在單張紙上進行自動平板絲網印刷，適用于各種工業和電子應用

采用旋轉絲網印刷方法可以提高生產效率，但會犧牲印刷分辨率。而得益于直接絲網印刷技術的進步，傳感器類型的快速切換可以實現即時生成絲網乳劑掩模，從而縮短設置時間。

近年來，高速卷對卷印刷機（如下圖）已從出版業擴展到印刷電子市場。然而，目前它仍僅限于印刷間差異極小的傳感器，而卷末批次測試（通常長達數公里）在出現故障時會給保證整體良率帶來挑戰。在承印卷材上進行印刷的方法多種多樣，包括狹縫涂布、柔版印刷、凹版印刷、噴墨印刷、旋轉絲網印刷或其他方法。

▲高速卷對卷印刷線用于大規模生產柔性電子產品，但其生產會受到檢測困難和印刷差異的限制

在高速卷筒印刷條件下，在線進行電氣或視覺圖像質量測試既困難又昂貴；如果為了進行此類在線測試而降低印刷速度，則會降低其相對于傳統絲網印刷的產量效率優勢。此外，印刷分辨率也會隨速度而變化，更高的分辨率需要更低的生產速度。

增材打印技術，包括3D打印、氣溶膠噴射打印和脈沖打印，正越來越多地應用于柔性電子印刷領域，以實現小批量生產更復雜的設計。借助增材打印技術，可以實現由各種基材、導電油墨和各種傳感材料組成的復雜層狀結構。
柔性電子印刷是薄膜傳感器制造的核心工藝，但層壓、模切、引腳或連接器化、封裝和測試等二次加工環節仍是實現高通量規模化生產的關鍵難題。持續投資于自動化技術，例如自動引腳化、數字轉子模切、機器人組裝和測試、CCD圖像分析、在線飛針測試等，以及其他創新技術，將有助于提高效率和規模化生產。
Tekscan 等公司正與越來越多的設備供應商和印刷電子合同制造商合作，將新設計與各種傳感器設計的適當生產方法和產量進行組合搭配。
制造技術的進步使得傳感器設計種類更加豐富，從而能夠服務于更廣泛的市場。同時，它也促進了特定類型傳感器的大批量、低成本、穩定生產，這有利于大規模嵌入式應用。
大批量生產中的創新

由于設計和生產簡單且成本低廉，應變計、電阻式、壓阻式和電容式薄膜傳感器目前在大批量市場中占據主導地位（如下圖）。

▲像 Tekscan 的 FlexiForce 傳感器這樣的微型傳感器越來越多地被設計成緊湊型產品和可穿戴系統，這些產品和系統需要低功耗和靈活的集成

觀察到的傳感器性能趨勢包括：
1）對較小和較大傳感器表面積的需求
2）更高和更低的傳感分辨率（后者旨在以犧牲分辨率為代價來降低成本）
3）簡化信號處理或電子元件，以降低成本和功耗
4）更廣泛的運行環境（溫度、濕度、惡劣環境等）
創新的制造方法將使新興的、更為復雜的技術在市場應用中站穩腳跟，并具有進一步增長的潛力。例如，能夠同時測量壓力和溫度的多模態傳感器在工業和能源領域需求旺盛，而“微型傳感器”則越來越多地被應用于消費電子產品或醫療電子產品中。
柔性可拉伸傳感材料市場需求日益增長，這類材料可集成到智能紡織品中，并能貼合汽車座椅等不規則或動態表面。然而，由于導電或電阻油墨的動態變化，柔性可拉伸傳感器的設計和制造極具挑戰性，因為隨著時間的推移，這些變化可能導致滯后、漂移或其他性能問題。此外，可穿戴傳感器需要低功耗，因此壓阻式傳感等技術更具優勢。

在產品設計中嵌入傳感器
觸覺傳感技術在嵌入式應用中的日益普及，正推動著集成度、連接性和應用智能的進一步提升。大規模傳感器部署需要標準化和易于集成，這需要采用簡化的電信號處理技術來降低成本，同時還需要適用于各種應用的模塊化固件和軟件工具集。
對于映射傳感器（例如壓力或溫度映射剖面圖），現在已經可以輕松獲得開源工具，用于圖像解析，這些工具借鑒了可見光和紅外相機圖像分析軟件。

壓力和力傳感器集成：注意事項和最佳實踐

將觸覺傳感器成功集成到商用設備中，最關鍵的因素之一是傳感器與整個系統的集成度——包括電氣和機械方面。工程師不僅要評估信號的精度和范圍，還要考慮功耗限制、電路復雜性、環境耐久性以及校準和生產規模化的便捷性。
Tekscan公司建議工程師在集成其FlexiForce觸覺力傳感器時采用系統級思維方法，這便是一個例證。這些電阻式傳感器廣泛應用于醫療、工業和消費電子領域的嵌入式力測量。
任何觸覺傳感器要想獲得穩定可靠的結果，很大程度上取決于電氣和機械的正確集成。每種技術都有其自身的細微差別，傳感器制造商應該能夠提供結構化的解決方案，以幫助節省集成時間和成本。
初始階段包括傳感器特性分析，工程師需要確定傳感器在受控力輸入下的性能。一種方法是使用帶有已知稱重傳感器參考值的桌面加載夾具（如下圖）。
此步驟使團隊能夠評估信號的穩定性、滯后性、線性度和重復性。電路選擇也從這里開始，通常從簡單的分壓器入手。雖然在高負載下該電路并非線性，但它提供了一個快速且低成本的起點。

▲使用帶有已知稱重傳感器參考值的桌面加載裝置是確定觸覺傳感器在受控力輸入下性能的一種方法

有時，為了充分發揮傳感器的性能，設計人員會采用更先進的電路，以在更大的動態范圍內實現線性度。雖然運算放大器電路可以提高性能，但也會帶來一些弊端：增加系統電子元件的成本和復雜性（如下圖）。

▲雖然反相運算放大器配置會增加設計的成本和復雜性，但如果需要寬范圍力下的高線性輸出，這可能是最佳選擇

例如，反相運算放大器配置在零點附近具有出色的線性度，并且在較寬的力范圍內表現良好；而同相運算放大器則在偏移范圍內具有較強的線性度，適用于較為適中的力范圍。這三種電路均支持通過電阻或電位器調節靈敏度，建議工程師將參考電壓保持在 0.25 V 至 0.75 V 之間，以優化分辨率并最大限度地降低功耗。
一旦基本功能得到確認，流程便進入概念驗證原型制作階段。在此階段，傳感器會被嵌入到預期的機械環境中，例如外殼、座椅或設備接口。工程師會評估在實際應用的不同接口材料和外形尺寸下，電路的性能是否穩定。這一階段至關重要，因為機械設計（例如負載集中、壓片材料，甚至粘合劑的選擇）都會顯著影響電輸出。
在此基礎上，設計團隊通常會開發更高級的原型，并配備完整的校準程序。例如，Tekscan 提供了一套原型制作套件，可以幫助簡化這一階段，使團隊能夠施加已知的力值并構建兩點或三點校準曲線。

常見的最佳實踐是在校準前，多次將傳感器加載至其最大預期力的 120%。這種“預處理”過程有助于穩定傳感器的性能。靈敏度通常設置為：施加 100% 的力時，輸出約為滿量程的 90%，這樣信號范圍就留有足夠的余量，可以應對力意外增加的情況。
校準完成后，下一階段是應用和現場測試，以驗證其在實際環境中的性能。在一次輸液泵原型機的部署中，工程團隊發現傳感器輸出的不一致性并非由傳感器或電路本身引起，而是由一種對濕度敏感的粘合劑干擾了負載傳輸。這個例子凸顯了機械設計和電氣設計之間的關鍵聯系，以及在集成過程中進行徹底的系統級驗證的必要性。

應用和現場測試完成后，就到了最終確定嵌入式設計以進行量產的時候了。此時，團隊會確定電阻值、記錄校準程序，并確保所有單元的電氣輸出一致。這一步驟保證了長期可重復性，并能順利過渡到量產規模。
這種結構化的集成流程體現了觸覺傳感器集成方面的最佳實踐，并強調了一個關鍵點：傳感器選擇固然重要，但集成和驗證流程同樣至關重要。可靠的性能不僅取決于傳感器的規格，還取決于對系統級設計、電氣和機械集成、全面測試以及正確校準的精心關注。

四、傳感器連接與分析

傳感器連接性是一個經常被忽視的因素，但它卻能決定性能的好壞。

傳感器連接器在系統設計中往往被忽視，成為事后才考慮的因素，但它們對應用性能卻有著至關重要的影響。連接器會增加測量電路的電阻，連接器電氣性能的任何變化都會導致傳感器測量精度的波動。

由于制造公差或連接器放置和固定方式的差異，不同設備之間可能出現偏差，導致傳感器輸出不同。這些組件差異可在制造測試和質量控制過程中，通過組件或軟件補償來校正傳感器校準，從而調整傳感器輸出。
此外，由于連接器彎曲、振動或熱應力等原因，尤其是在智能紡織品等“高彎曲”環境中，隨著時間的推移，可能會出現偏差。必須充分了解這些預期的組件公差，并接受它們對整體輸出偏差的影響，或者嚴格控制這些公差，以減輕其對性能的影響。許多產品設計師低估了傳感器連接器工程設計的重要性，最終在現場出現問題時才后悔莫及。

連接器類型
傳統的ZIF、Tab和引腳連接器通常采用機械壓接的方式將傳感器導體與電路板電子元件連接起來，這些連接器通常位于導電走線和基板上。由于許多印刷柔性傳感器應用具有高混合度、小批量生產的特點，此類連接器通常需要手動安裝到傳感器基板和導體上，這可能導致人為誤差。不過，這些誤差通常可以在校準過程中得到糾正。

對于大批量應用，投資昂貴的自動化連接器設備和定制夾具可能物有所值，這樣既能降低單位成本，又能確保連接重復性。對于因磨損或其他原因需要定期更換傳感器的應用，彈簧針連接器可提供相當可靠且可重復的連接。但是，它們需要足夠的空間來容納。
為了替代機械連接器，一些設計人員采用Z軸導電膠帶、粘合劑或導電環氧樹脂，將導電走線粘合到電子電路板上的其他電路元件。這些粘合劑固化后，即使在低機械應力環境下也能提供可靠的電氣連接，并可簡化連接器設計，從而降低成本。這種方法在可穿戴消費電子設備中也越來越常見，因為空間限制和小型化要求使得機械連接器難以使用。

傳感器的應用

在應用印刷傳感器時，許多用戶受益于其外形尺寸的定制性和靈活性。然而，這些優勢也帶來了傳感技術的一些細微差別，如果能夠理解并加以分析，這些差別是可以有效管理的。

對于需要長時間連續傳感的應用，可能需要定期校準以確保傳感器輸出值始終與預期測量值相符。在需要差值測量的應用中，例如測量撥動開關方向和力的象限壓力差，校準的重要性相對較低，因為所有傳感器元件的老化程度通常相似。

對于絕對值至關重要的應用，例如測量液體儲罐接地接觸板壓力隨時間的變化以估算液位變化，傳感器漂移可能造成問題，需要定期重新校準。當傳感器漂移隨時間變化相對可預測，并且可以使用基于使用年限的補償表進行估算時，基于軟件的校準即可滿足要求。

在傳感器可能面臨更劇烈環境變化的動態環境中，可以使用參考傳感器來建立參考測量值，該參考測量值的輸出用于自動重新校準主傳感器或傳感器陣列。例如，每次消費者站在地面測量亭的墊子上時，都可以使用低漂移力板傳感器重新校準整個足底壓力映射陣列。

對于設計人員來說，了解傳感器設計中漂移的原因和性質至關重要。例如，薄膜力傳感器承受恒定的靜態力載荷時，其漂移可能比承受波動載荷時更大。

互聯傳感器：推動物聯網和預測分析的發展

來自大量本地或遠程位置的傳感器信號需要通過 Wi-Fi、藍牙或其他網絡方式進行數據連接，才能實現物聯網應用。

對于通信數據速率有限的細路由網絡，邊緣計算的最新進展可以利用嵌入式計算在本地處理和解讀傳感器圖像數據。因此，只需遠程發送少量數據即可觸發操作，例如發出電梯制動器將在六個月內需要維護的警告信號。

“傳感器無處不在”的趨勢預示著大量傳感器數據將逐漸積累，而這些數據正是高效機器學習所必需的。隨著觸覺傳感器的標準化和廣泛應用，大規模收集和挖掘傳感器I/O數據的機會將為機器學習模型帶來新的洞見，從而進一步提升傳感器的實用性。

例如，現在可以將行走時繪制壓力曲線的鞋墊壓力傳感器通過支持 Wi-Fi 或藍牙的智能手機應用程序實時或批量傳輸到云收集器（如下圖）。

▲F-Scan Go 可實時傳輸足底鞋墊壓力數據

展望未來：觸覺傳感的未來

未來十年將是觸覺傳感技術發展的關鍵時期，其特點是創新與實際應用的雙重推動力。一方面，我們將看到各種新興技術被充分利用，解鎖新的功能，這標志著一個實驗與探索的時代即將到來。另一方面，我們將重點關注對一系列高性價比傳感器技術的改進，這些技術有望成為主流市場和細分市場的中堅力量。
這種融合有望促進基于傳感器的應用形成一個豐富的生態系統，并受益于印刷柔性電子和增材制造技術的進步。這將使小批量生產即使是最復雜的傳感器成為可能，同時又不增加成本。
為了應對這些變革性變化，企業必須加倍投入未來發展。行業領導者不僅應致力于開拓新型傳感器設計和制造技術，還應在技術、市場和應用等各個領域建立牢固的合作伙伴關系。

例如，像Tekscan這樣的公司正在為市場的下一個變革做好準備：他們投資于研發和工程，以評估和孵化新的傳感器設計和制造技術，同時通過Tekscan TactileLab與各種技術、市場和應用合作伙伴繼續開發主流應用。
這些合作努力至關重要，因為它們為將觸覺傳感技術整合到更廣泛的應用領域奠定了基礎，確保下一波創新不僅具有突破性，而且具有廣泛的適用性和可及性。