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◎ 特斯拉要把触觉做进机器人手。

△ 撰文：董志洋

机器人抓住物体时，接触可能发生在指尖，也可能落在手指侧面和掌面。要让这些位置都能感知接触，传感器需要贴合手部曲面，还要安排好内部线路、连接接口和外部保护层。

10月8日，特斯拉一项三维柔顺阵列触觉传感器专利申请公开，提出两种制造方法：先在平面上制作感知结构，再整体成型；或者先做出曲面，再沿表面加工电极。

这套设计将触觉覆盖到拇指、食指和掌面，从感知材料的叠合、导电线路的加工，一直讲到传感器的安装与保护。

与此同时，特斯拉正在招聘Optimus手部制造技术开发工程师，开发触觉传感器、腱绳和柔性手套的制造工艺，并将这些工艺从原型阶段推进到批量生产。

让机器人手感知接触，需要把电极、感知材料和保护层做进有限的手部空间，特斯拉在这项专利中给出了这些材料如何组合、成型和连接的具体方法。

接触怎样变成信号

传感器的基本结构由两层柔性基底和中间的分隔材料组成，上下基底分别带有导电区域，对应区域之间形成感知单元。

柔性基底承载电极和走线，中间材料在受力时发生形变，读出电路监测各个感知区域的电学变化，专利分别展开了电容式和压阻式结构。

电容式结构利用上下电极间距的变化感知接触，两层电极之间夹着柔顺的介电材料，它既提供电气隔离，也可以在受力时压缩，随着层间距离缩小，电容发生变化。

压阻式结构则在两层电极之间加入压阻材料，例如含碳硅胶、导电弹性体或导电泡沫，材料受压形变后，电极之间的电阻随之改变。

中间层的厚度可以按照目标初始电容或初始电阻选择，上下电极的排列也与感知位置相对应，电极重叠的部分形成局部检测单元。

专利中一幅示意图采用平行排列的长条导电区域，不同区域彼此电气隔离，外部电路可以分别监测。电极的数量、形状和排列，可以按照需要覆盖的位置及目标空间分辨率设计。

一块传感器可以包含多个独立检测接触的区域。掌面组件能够覆盖较大面积，手指组件则按相应部位的形状成型，各区域分别提供接触信息。

信号通过连接器或柔性电路板引出，专利列出的连接方式包括零插入力连接器、各向异性导电膜，以及焊接到柔性电路板。

这套感知结构还可以按机器人外壳成型，作为柔性触觉皮肤使用，手部是附图中展开的一个应用对象。

当平面感知结构成型为手指或掌面的曲面时，上下电极需要继续保持对应，中间材料也要留在两层之间，接下来的制造方法围绕这套叠层结构展开。

两条路线，把触觉做成曲面

第一条路线先制作平面结构，再将整套材料成型。

基底可以采用TPU、PET或聚酰亚胺薄膜，按目标轮廓裁切，并预留对齐孔、通道或缺口，方便后续组装。制作电极之前，薄膜表面可以进行等离子或电晕处理，改善导电材料与基底之间的附着。

一种电极加工方式是丝网印刷，模板上的开孔决定导电图案的形状与位置，刮刀将墨料压过开孔，在薄膜上形成电极和走线。

导电墨料可以采用银纳米颗粒、银片、碳或铜等配方，黏度、颗粒分布与导电性能按照印刷需要选择，图案中也可以安排后续连接器所需的接触区域。

另一种方式是在基底上加工沟槽，再填入导电材料。沟槽可以通过激光、机械切削或化学蚀刻形成，路径与深度按照线路布局设定。

加工沟槽后，可以先处理表面，再通过喷嘴、喷射或刮涂填入导电浆料，随后干燥或固化；专利列出的材料包括银、碳、铜配方及镓铟合金。

这套结构还可以加上一层覆盖薄膜，在电气连接位置留出窗口。层压时让窗口对准下方导电区域，并控制温度和压力，避免已经填入的导电材料发生移位。

柔性电路板的焊盘或线路随后与窗口中的导电材料接触，对齐可以利用光学定位或机械夹具完成，外侧还可以增加材料层，包覆和保护连接部分。

导电线路嵌在薄膜的沟槽中，覆盖层留出的窗口负责引出电气连接，这套加工方法同时安排了线路、覆盖材料和接口的位置。

上下两层电极可以采用相同或不同的方法加工，随后将对应区域对齐，在中间加入介电或压阻材料，通过粘接、层压或热粘合形成叠层。

成型阶段再对整套叠层加热，使材料能够贴合模具，可以通过压模，也可以借助真空将材料吸向模具表面，之后在模具上冷却定形。

曲面剖面图显示，成型后上下电极仍然隔着中间材料相互对应，组件还可以继续裁切外轮廓，再装到底座上。

第一条路线先在平面上完成电极和层间组装，再通过模具让整套感知结构获得目标曲面形状。

第二条路线则先制作曲面基底，再加工电极。基底可以通过热成型、注塑、压模或浇注获得所需形状，之后沿曲面制作导电图案。

曲面上的导电线路可以采用三维点胶或沉积，喷嘴沿预定路径移动，按照设定的出料速度，在表面留下导电墨料或浆料，之后通过固化或烧结形成线路。

点胶设备可以安装在数控或龙门系统上，图案按网格、阵列或其他电极布局设计，在不同位置重复加工，形成彼此隔离的感知区域。

激光直接成型提供了另一种选择，先沿电极布局活化基底上的选定区域，再通过化学镀或电镀沉积铜、镍、金等导电金属。

基底可以加入适合激光活化的添加剂，镀层也可以分两步完成，先通过化学沉积形成初始金属层，再用电镀增加厚度。

移印则利用柔软的硅胶印头，从印版上取出导电图案，再转移到凸面、凹面或不规则表面，必要时重复印刷，形成不同图案或多层导电材料。

电极完成后，在表面加入介电或压阻材料，中间材料可以整层铺设，也可以按照感知位置点状沉积，通过沉积量、厚度和覆盖范围适配目标电学特性。

部分方案让中间材料兼具粘接作用，例如使用压敏或受热激活的粘接材料；也可以先增加粘接层，再贴合中间材料。

随后装配带有对应电极的第二层基底，这一层也可以先成型为目标曲面，再对齐上下电极，并通过粘接、热层压或机械固定完成组装。

第二条路线把电极加工和感知层组装放在已经成型的曲面上，中间材料的沉积位置与厚度，也可以在这个阶段安排。

传感器之外，还有腱绳和手套

感知组件需要支撑，专利列出了硬塑料、金属等刚性底座，也包括泡沫、热塑性弹性体和硅胶等柔性材料。

传感器可以通过粘接、包覆成型、热成型或机械固定安装到底座上，支撑材料按照需要的机械特性选择，并与感知组件的曲面形状匹配。

外部保护层可以采用TPU、硅胶、泡沫或热塑性弹性体，通过包覆、浇注、粘接或层压制作，厚度可以均匀，也可以在不同位置变化。

保护层用于减小水分、灰尘、磨损和冲击的影响，同时保留组件的柔顺性。局部还可以留出窗口，用于电气连接或让特定感知区域直接接触目标表面。

特斯拉的Optimus手部制造招聘，涉及灵巧手描述为具备触觉感知的高灵巧度腱绳驱动机构。工程师需要处理精密腱绳走线与端部固定、触觉硬件制造，以及手套和柔性覆盖层的集成。

腱绳部分涉及合成绳索制作、连接和锚固方法，触觉部分明确列出热成型、点胶和层压，软覆盖层则涉及裁切、粘接、缝制、封装，以及与手部结构的装配。

招聘重视集成电子器件或传感器的高分子热成型、真空或压力成型经验，并将TPU或类似热塑性材料的加工经验列为相关技能。

候选人需要在腱绳连接、高分子薄膜成型、织物或手套装配三类工作中，至少具备两类直接经验，并经历过从原型到生产爬坡和良率改善的过程。

这项招聘把手部的机械结构、感知层和柔性外覆材料放进了同一项制造开发工作。工程师还要把工艺推进到生产阶段，满足成本、质量与产出速度要求。

从手部工艺到整机生产

据The Information此前报道，特斯拉在弗里蒙特生产的Optimus从第二季度周产数十台，增加到8月周产数百台，主要用于内部测试、训练和数据采集。

报道还涉及手与关节装配、触觉传感器耐久，以及供应商部件的一致性问题，并提到计划在2027年引入可替换感知手套，让感知层可以单独更换。

随着整机生产推进，手部装配需要形成可重复执行的工艺，招聘对生产爬坡、良率与产出速度的要求，将相关开发工作延伸到了制造环节。

生产设施方面，航拍观察者Joe Tegtmeyer在10月1日的更新中，估计德州机器人专用工厂的基础钢结构完成约40%，并记录了上层混凝土施工。

计算硬件方面，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克10月1日表示，AI5的内存配置减半至72GB，AI6减少三分之一至144GB，带宽保持不变，目的是满足Optimus生产所需的内存供应，并降低成本。

Optimus的生产准备已经具体到工厂设施、计算硬件配置，以及手部材料和装配工艺。触觉覆盖涉及感知层如何成型、怎样连接和保护，特斯拉也正在为这些工作开发能够从原型延续到生产的制造方法。