浅谈元宇宙的传感交互技术

导读：随着某国际知名社交平台更名将“元宇宙”推向了大众视野，至今热度仍存，近日周杰伦持有的价值超320万元NFT愚人节被盗又将“元宇宙”拉入民众视野。但是对常人来讲，元宇宙是什么?

通常认为，《雪崩》小说里描述下的跨平台、沉浸式的共享空间(虚拟世界)，是元宇宙概念的源头。

但元宇宙并没有标准的定义，其可以解释为结合现有虚拟现实技术并结合未来科技发展的想象的产物，我们所理解的元宇宙，基于物联网和交互技术高度融合，可实现跨维的“穿越”体验。

元宇宙产业链

元宇宙下的世界，除了需要高度发达的物联网信息传输和人工智能学习技术的支撑，还必须建立人体与传感识别技术交互的体表穿戴辅助，来完成沉浸式环境空间使用视觉、听觉、触觉等感官元素传达真实世界的存在感，甚至模拟完整的社交环境体验。

现有的元宇宙基础布局主要围绕AR/VR展开，其产业链包含区块链、交互、电子游戏、人工智能、网络及运算和物联网这六大核心技术。

元宇宙的传感交互技术

要实现人机交互和万物互联，需要同时具备传感器、数据集成和分析(智能中枢)促动器三大要素，传感技术作为收集信号并发出数据的桥梁，在实现虚拟向现实迈入过程中扮演着举足轻重的作用。

在交互技术应用中，通过结合体感、环境的传感技术能为元宇宙用户提供各种更加真实有效的体感，比如视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉等。

在物理世界中，如何将万物融入进单个呈现载体(体感设备)，并对主体产生的不同物理状态传达出对应指令，还需要物联网技术的支持，把传感器融合到感知层中。

要实现元宇宙这个想法，需要借助许多设备和内容，像VR、AR等技术，视觉、听觉等硬件我们大都已经实现，然而要怎么在元宇宙里再现人的触觉、味觉等感官呢?

味觉传感，出于人体安全相对敏感，目前虽已初步实现用于对食品、农产品、药品等进行味觉感官指标分析(酸甜咸辣苦等)，但是直接作用于人体还需要更先进的技术和长久的时间。

而触觉传感技术，应用领域更为广泛，实现进程快。

“柔性时代”已然来临，成为业内人士的共识。随着柔性基底、金属材料、无机半导体材料、有机材料和碳材料等技术工艺愈加成熟，作为柔性电子设备的重要组成部分，柔性传感器正在从基础研究向产业化方向发展。

柔性传感器就是实现触觉，制造“电子皮肤”的基石，利用柔性传感器和导电体，科学家可以将外界的受力或受热情况转换为电信号，传递给机器人的电脑进行信号处理，这样就可以制作成透明、柔韧、可延展、可自由弯曲折叠、可穿戴的电子皮肤，以便实时精准的监测出人体各项指标。

体感交互 | 柔性化生产

元宇宙的发展，通过虚拟现实技术，将为社会生活带来一场质的改变，从AR/VR的市场经济发展线路看，未来体感交互的市场趋向将更偏向于大众消费层面，而大众消费需求的多样性决定产品功能普适、产品设计多样。

以需定产的方式即柔性化生产，在柔性制造中，考验的是生产线和供应链的反应速度，而依托于机器人和人工智能技术进步，柔性制造模式也将广泛存在。

在工业产线上，要满足小批量、多场景模式的生产能力，需要敏捷和精准的反应能力，只能借助特定的生产设备来完成。

就比如工业协作机器人，其具备易于编程、安装快速、部署灵活的特点，在一些特定精密装配、堆码垛或工业打磨场景中，还可以集成六维力传感器实现力控和保护的应用。

目前，国内大量工业协作机器人品牌都与海伯森保持着合作伙伴关系，海伯森的六维力传感器可实时检测XYZ三个方位所受到的力和力矩，具备超低温漂、高静态过载保护、高速采样频率等特点，在柔性化生产场景中应用十分广泛。

体感交互 | 芯片制造及检测

在工业制造领域，半导体行业是现代电子信息社会高速发展的重要支撑，其触角延伸到了工业、消费、科研等方方面面。

半导体材料作为 IC 制造重要基材，比如芯片，当下被普遍用在了手表、手机、电脑等电子产品中，并且成为其中不可替代的一部分。

在互联网盛行的年代，半导体的重要性已经愈来愈凸显，未来元宇宙下的体感交互设备功能实现需要基于大量芯片的设计应用的融合。

体感交互设备与人体直接接触，其安全性稳定性更是需要严格要求，因此对芯片设计制造提出了更大的挑战。

一般在芯片制作的完整过程中包括：工艺设计、晶片制作、封装测试等环节，其中封装测试环节中产品检测成为重要组成部分，进行芯片检测主要是为了尽早发现生产过程中影响产品质量的因素,防止芯片出现成批超差、返修、报废现象的发生,它是产品工序质量控制和成本节流的一种重要方法。

芯片检测过程复杂，要求也极为精密，除了设计系统功能和产品性能校对需要验证，在封装测试环节中还需要借助精密的光学机器视觉产品，就比如基于光谱共焦原理的传感器检测设备，不受光强干扰，可以实现微米级甚至是纳米级的检测精度，在国内，海伯森研发出的高端3D线光谱共焦传感器HPS-LCF系列可用于芯片的外观尺寸、形貌分析及焊锡、覆胶工艺缺陷的3D检测，除此之外，海伯森的点光谱共焦位移传感器HPS-CF系列可实现芯片表面轮廓、晶圆外观缺陷、厚度的精密测量。

小结

海伯森相关负责人表达对虚拟现实的看法：“如今各种先进概念的实现都离不开高端辅助工具或者信息载体，这也意味着离不开实体的制造和关联传感技术。元宇宙下的虚拟现实能不能打通这个“世外桃源”，还需更长久的时间进行科学研究，需要更急需的市场需求来支撑，至于何时实现整体的体感交互，尤其是脑机这种沉浸式进入的体验将是未来将面临的最大难题，我们高端传感技术还需要更加深入的研究提升信息检测传达的效率，为制造赋能。”

30年河东，30年河西，谁能说的清呢?不过时代进步，未来可期!

　　审核编辑：汤梓红