"WuTong Sensing and Control" erhält mehrere Millionen Yuan an Finanzierungen, um Robotern intelligentes Tastsinnvermögen zu verleihen | Exklusiv von 36Kr

36Kr hat erfahren, dass das Unternehmen für flexible taktile Wahrnehmungstechnologie „Wutong Sensing & Control“ kürzlich eine Serie von Finanzierungen im Wert von mehreren Millionen Yuan abgeschlossen hat: Die Pre-A-Runde wurde von Shangshi Capital als Hauptinvestor und Shuimu Venture Capital als Mitinvestor durchgeführt; Die Pre-A+-Runde wurde von Ruiyuan Capital des GF Fund als Hauptinvestor geleitet. Die Angel-Runde des Unternehmens wurde Ende 2023 abgeschlossen, wobei Shuimu Venture Capital als Hauptinvestor fungierte, und Institutionen wie das Global Health Industry Innovation Center (GHIC) und das Beijing Medical Robot Industry Innovation Center (IMC) als Mitinvestoren folgten.

Im Bereich der Embodied Intelligence ist die flexible taktile Wahrnehmung der Roboterhand einer der Schlüssel für die effiziente Interaktion mit der physischen Welt. Dies dient nicht nur der Nachahmung des geschickten Manipulierens des Menschen, sondern beeinflusst auch die Anpassungsfähigkeit und das Intelligenzniveau des Roboters in komplexen Umgebungen.

Stellen Sie sich vor, wenn ein Roboter ein rohes Ei sanft aufnehmen kann, ohne es zu zerquetschen, und gleichzeitig einen schweren Schraubenschlüssel fest greifen kann, um eine feinmechanische Reparatur durchzuführen, dann ist eine hochpräzise „elektronische Haut“ - ein taktiler Sensor - unerlässlich. Im Rahmen der herkömmlichen Technologie besteht ein „unmögliches Dreieck“ bei der Sensorleistung: Die Empfindlichkeit bei der Wahrnehmung kleiner Veränderungen, die Langzeitstabilität bei zuverlässigem Betrieb und der breite Messbereich bei Anpassung an unterschiedliche Kräfte können schwerlich gleichzeitig erreicht werden.

Wenn die Embodied Intelligence jedoch in die kommerzielle Phase eintritt, hat sich die zentrale Herausforderung, der die taktile Wahrnehmung von Robotern gegenübersteht, von der Balance der „Dreiecksparameter“ im Labor auf die Langzeitzuverlässigkeit nach der Installation ausgeweitet. „Die Kunden interessieren sich mehr dafür, wie lange der Sensor nach der Installation stabil funktioniert, als wie hoch die Papierparameter sein können“, sagte Chen Liyang, Gründer und CEO von Wutong Sensing & Control, an 36Kr. Laut seiner Darstellung hat die von Wutong Sensing & Control entwickelte Ionotronic-Dünnfilm-Taktilsensor-Technologie diese Branchenschwierigkeit bereits überwunden, und die Produkte sind in Massenproduktion und praktischer Anwendung.

Der Gründer Chen Liyang ist Doktor der Guanghua School of Management der Peking-Universität, Master der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Mechanik der Peking-Universität und ehemaliges Mitglied des intelligenten Fahrzeugteams der Universität der Wissenschaft und Technologie Peking (Bachelor). Er verfügt über ein komplexes Fachwissen in den Bereichen industrielle Lieferkette, Mechanik und Robotik. Das Kern-Hardware-Team stammt von der Tsinghua-Universität, der Universität der Wissenschaft und Technologie Peking und der Beijing Jiaotong-Universität. Ein früher von dem Team entwickeltes bekanntes medizinisches intelligentes Hardwareprodukt wurde von einem börsennotierten Unternehmen übernommen. Nach der Gründung von Wutong Sensing & Control im Jahr 2023 sind junge Materialwissenschaftler aus zwei Akademikerteams des chinesischen Akademies der Wissenschaften und der Peking University of Chemical Technology beigetreten.

Die Probleme und Lösungen der „Intelligenten Taktilempfindung“

Angesichts der Hype um die Embodied Intelligence ist es wichtig und dringend, dass Roboter eine empfindliche und stabile taktile Wahrnehmungsfähigkeit besitzen. Die Realität ist jedoch hart:

Die „hohe Empfindlichkeit“ und der „breite Messbereich“ unter idealen Laborbedingungen werden in der realen Anwendung oft aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Materials stark beeinträchtigt, was zu einem „Kriechen“ (Änderung der Druckanzeige mit der Zeit) und einem „Driften“ (Anstieg oder Abfall der Signalebene) des Signals führt. Gleichzeitig können Umgebungsfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und mechanische Ermüdung diese Effekte erheblich verstärken, was dazu führt, dass die Sensoranzeige ungenau oder sogar unbrauchbar wird und schließlich der Roboter seine Bewegungen fehlerhaft ausführt.

Um die oben genannten technischen Schwierigkeiten zu überwinden, hat Wutong Sensing & Control sich für die vierte Generation der Ionotronic-Flexiblesensor-Technologie entschieden, deren Funktionsweise man sich vereinfacht als eine Art „Ionenverstärker“ vorstellen kann.

Herkömmliche kapazitive Sensoren beruhen auf der Messung der Abstandsänderung zwischen zwei Elektroden, während Ionotronic-Sensoren die nanoskalige „Doppelschicht“ nutzen, die an der Grenzfläche zwischen einem ionenleitenden Material und der Elektrode gebildet wird. Die Kapazitätsdichte dieser „ionischen Wasser-Schicht“ ist um drei Größenordnungen höher als die eines herkömmlichen Plattenkondensators gleicher Größe. Wenn ein kleiner Druck ausgeübt wird, ändert sich die Ladungsdichte der „ionischen Wasser-Schicht“ drastisch, wodurch ein um das Tausendfache stärkeres elektrisches Signal als bei herkömmlichen Technologien erzeugt wird.

Auf der Grundlage dieses natürlichen Signalverstärkers hat Wutong Sensing & Control an 36Kr die Leistung seiner flexiblen taktilen Sensoren vorgestellt:

„Zunächst wird die Superverstärkungsfähigkeit der ionischen Wasser-Schicht in Kombination mit einer exklusiven Materialrezeptur genutzt, damit der Sensor sowohl die Gewichtsänderung eines Blattes Papier wahrnehmen als auch den Druck eines Autoreifens (Messbereich bis zu 4 MPa, weit über dem Branchenniveau von 500 kPa) aushalten kann. Somit können Messbereich und Empfindlichkeit gleichzeitig erreicht werden, und das Leistungskonfliktproblem zwischen der Empfindlichkeit bei der Erfassung kleiner Kräfte und der großen Greifkraft des Roboters wird gelöst.

Autoüberrolltest, Unternehmensmaterial

Wassertropfentest, Unternehmensmaterial

Zweitens wird das Problem des „Gedächtnisses“ gelöst: Flexible Materialien wie Kunststofffolien neigen dazu, nach Belastung Signalkriechen und -driften zu verursachen und haben eine schlechte Stabilität. Wutong hat die „Molekülverankerungstechnik“ erfunden, die durch eine kombinierte Strategie aus physikalischer Kristallisation und chemischer Vernetzung ein hoch elastisches Netzwerk im Material erzeugt, um die Molekülketten fest zu verankern. Der aktuelle Kriechensanteil in der Branche liegt normalerweise über 10%, während der Langzeitstatik-Kriechensanteil unseres Dünnfilm-Drucksensors um fast das Zehnfache reduziert ist, was zu einer deutlichen Leistungssteigerung führt; Der Drift beträgt nur 3,34% nach 10.000 Drücken, und die Temperatureinflüsse werden durch die analoge Schaltungsebene selbst ausgeglichen.

Drittens wird der Engpass bei der Massenproduktion überwunden: Wir haben die Massenproduktion von Dünnfilm-Drucksensoren im Pilotmaßstab erreicht. Die Mikrostruktur ist von großer Bedeutung für die weitere Verbesserung der Empfindlichkeit des Ionotronic-Dünnfilm-Drucksensors. Die Herstellung der Mikrostruktur herkömmlicher Ionotronic-Sensoren verwendet die Lithografie-Technik, die ähnlich wie das traditionelle Mikroskulpturverfahren ist und sehr kostspielig ist. Wutong hat die „Material-Selbstorganisationstechnik“ selbst entwickelt, die es dem Material ermöglicht, wie der Eiskristall beim Bilden eines Schneeflakes von selbst Mikrostrukturen zu bilden, wodurch aufwendige Verarbeitungsschritte wie Ätzen und Formgießen entfallen und die Herstellungskosten von Hochleistungs-Dünnfilm-Drucksensoren erheblich reduziert werden.“

Auf der Grundlage der obigen Durchbrüche hat Wutong Sensing & Control eine Reihe von ultradünnen und flexiblen „elektronischen Haut“ -Produkten entwickelt: Hochempfindliche dreidimensionale Kraftsensoren, zweidimensionale Kraftsensoren und Normalkraft-Arrays usw. Im praktischen Einsatz können diese Produkte wie ein „Pflaster“ auf die Gelenke, Fingerspitzen und andere Teile des Roboters aufgebracht werden, um dem Roboter eine intelligente taktile Wahrnehmung zu verleihen.

„Wir glauben, dass der Vorteil des Dünnfilmsensors auch darin besteht, dass er näher an dem realen Zustand der menschlichen Haut ist. Sobald die Probleme des Kriechens und Driftens gelöst sind und die Kosten günstig sind, wird die breite Anwendung der elektronischen Haut einen hohen kommerziellen Wert haben.“ sagte Chen Liyang an 36Kr.

Massenproduktion erfolgreich umgesetzt, Anwendungen in verschiedenen Szenarien

Durch die selbst entwickelte „Kristallisationsförderungsmethode“ und die „Ionotronic-Mikrophasenseparationstechnik“ hat Wutong Sensing & Control nicht nur die Produktleistung verbessert, sondern auch eine kostengünstige Massenproduktion erreicht. Derzeit hat das Unternehmen eine Forschungs- und Pilotproduktionslinie auf einer Fläche von 2.000 Quadratmetern errichtet und baut die erste ionische Dünnfilm-Massenproduktionslinie in China. Laut Angaben des Unternehmens sind die Hauptrohstoffe bereits lokal produziert, was einen starken Kostenvorteil bietet.

Bei der Suche nach der technischen Umsetzung hat Wutong Sensing & Control eine Strategie des „Zweiradantriebs“ gewählt: Auf der Grundlage der langfristigen und stabilen Einnahmen aus dem medizinischen Gerätebereich soll ein Durchbruch in den hochwachsenden Industriebereichen wie der neuen Energie und den Robotern erzielt werden.

Der medizinische Gerätebereich war der erste Bereich, in dem Wutong Sensing & Control kommerzielle Aktivitäten absolvierte. Der Sensor wird hauptsächlich für die Entwicklung eines Druckausgleichsmessgeräts bei Kniegelenkersatzoperationen verwendet.

In China werden jährlich fast eine Million Kniegelenkersatzoperationen durchgeführt, und die Anzahl steigt mit einer kumulativen jährlichen Wachstumsrate von fast 30%. Einer der Schlüssel für den Erfolg der Operation liegt in der genauen Balance des Gelenks und der Weichteile, was in der Vergangenheit jedoch auf der subjektiven Erfahrung des Arztes beruhte, was zu einem höheren Risiko von postoperativen Schmerzen, Lockerung der Prothese und sogar einer zweiten Revision führte.

Das von Wutong Sensing & Control entwickelte digitale Druck-Pad nutzt ein großflächiges und dichtes flexibles Sensorarray, um die zweidimensionale Druckverteilung im Gelenkraum quantitativ zu messen und anzuzeigen, wodurch die „Gefühlshand“ des Arztes in objektive Daten umgewandelt wird, um den Arzt bei der Erstellung eines genauen Weichteil-Entlastungsschemas zu unterstützen. In Bezug auf die kommerzielle Entwicklung hat Wutong Sensing & Control bereits mit mehreren chinesischen orthopädischen börsennotierten Unternehmen wie Chunli Medical zusammengearbeitet und diesen Kernkomponenten, taktile Lösungen usw. angeboten.

Kniegelenk-Druck-Pad-Test, Unternehmensmaterial

Im Bereich der neuen Energie hat Wutong Sensing & Control sich zunächst für die Umsetzung in der „System zur Detektion der Expansionskraft von Lithium-Ionen-Energiespeichern“ entschieden, einschließlich Funktionen wie der Frühwarnung vor thermischem Durchgehen und der Kollisionsüberwachung. Das herkömmliche Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht hauptsächlich die Spannung, den Strom und die Temperatur, aber in der frühen Phase des thermischen Durchgehens der Batterie treten die Änderungen dieser Signale oft verzögert auf.

„Wenn ein Anomalie auftritt, tritt das Drucksignal im Vergleich zu elektrischen und thermischen Signalen am frühesten vor dem Öffnen des Sicherheitsventils der Batterie signifikant auf und kann die Änderung des Sicherheitszustands der Batterie effektiv widerspiegeln. Während des normalen Lade- und Entladevorgangs der Batterie besteht eine eindeutige Abbildungsbeziehung zwischen dem Druck und dem Batteriezustand. Im Vergleich zur Spannungssignaländerung ist die Änderung des Drucksignals deutlicher, was eine präzisere Erfassung des Batteriezustands ermöglicht.“ erklärte ein Techniker von Wutong Sensing & Control.

Das innovative BMS-System von Wutong Sensing & Control integriert einen flexiblen Drucksensor mit „einem Kern, einer Verwaltung“ in das Batteriemodul, um die Expansionskräfte innerhalb der Batterie in Echtzeit online zu überwachen und ein Schutzsystem aus der Integration von Mehrphysischfeldern wie Kraft, Elektrizität und Wärme aufzubauen.

Dank der Fähigkeit, die Schlüsselprobleme wie Kriechen, Driften und elektromagnetische Störungen unter realen Betriebsbedingungen zu lösen, wurde dieses Konzept von führenden Unternehmen im Bereich der neuen Energie anerkannt. „Im Jahr 2024 wurde unsere taktile Sensor-Technik durch ein nationales wichtiges Projekt validiert, und die skalierte kommerzielle Installation und Anwendung wurde erreicht. Das Team von Wutong Sensing & Control hat auch renommierte Wissenschaftler aus dem Bereich des BMS wie Professor Jiang Jiuchun, Chefwissenschaftler des Shenzhen Automotive Research Institute der Beijing Institute of Technology, gewonnen. Derzeit haben wir Kooperationen mit renommierten Unternehmen in der Branche wie dem Southern Power Grid, dem China National Energy Group und dem China Automotive Technology and Research Center etabliert.“ sagte Chen Liyang.

Der Kraft-Taktilsensor, als Schlüsseltechnologie in der Ära der Embodied Intelligence, steht vor einer weiten Marktomöglichkeit. Laut Daten von QYResearch wird das weltweite Marktvolumen für flexible taktile Sensoren voraussichtlich von etwa 1,53 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 auf 5,322 Milliarden US-Dollar im Jahr 2029 steigen, was einer kumulativen jährlichen Wachstumsrate von 17,9% entspricht. Dabei sind die medizinischen und Robotikbereiche die Haupttreiber des Wachstums, und Wutong Sensing & Control wird die Anwendungsgebiete seiner aktuellen Technologie weiter ausweiten.