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感器最外层保护层的侧向剪切微滑移。
当足端倾斜着踩到湿滑或松散的接触面上并开始施加法向力时,保护层材料与内部薄膜压力传感器表面之间,会因为剪切应力的作用,产生肉眼根本不可见却真实存在的微小相对滑动。
这种微滑移导致传感器受力面积和受力矢量的畸变,进而输出了错误的电压信号。
陈砚当时给出的工程建议很直接。
要么查找一种更薄更硬,摩擦系数极小的材料来替换现有的保护层,从物理层面消除滑移。
要么,在底层状态机的控制环里,额外增加一层侧向剪切非线性补偿算法。
江临走到备品墙的另一侧,从最底下用力拉出一个满是灰尘的塑料收纳箱。
里面是他攒下来的薄膜压力传感器、PVDF压电薄膜,以及配套的保护层材料样品。
他在工作台上清理出一块空地,将箱子里的材料一一摊开,从中挑出了三种最具潜力的候选材料。
第一种:聚酰亚胺薄膜。。
第二种:极薄的不锈钢箔片。。硬度无可挑剔,抗剪切能力极强,但缺点是柔轫性极差,一旦发生宏观弯曲,极易产生塑性变形。
第三种:一种江临自己在废土里炼金搞出来的复合涂层。
那是他用提取自废土抗辐射植物表面的一种高分子蜡状物,加之从废旧电路板上回收的环氧树脂,经过化学交联调配出来的。
这种涂层厚度可以通过喷涂次数任意调节,柔轫性极好,但耐磨性完全是个未知数。
接下来的整整两个月,江临把这三种材料分别裁切、背胶,贴在传感器表面上,然后装到G-01那只用于测试的右前足上,在设置的测试路在线,逐一进行规则表面和非规则表面的高强度对比测试。
聚酰亚胺薄膜的表现呈现出极端的两极分化。。
但在非规则表面上,当G-01的足端踩到废土上一块带有尖锐棱角的风化碎石时,薄膜本身的硬度虽然够,但作为高分子材料,其弯曲刚度依然无法与金属抗衡。
在尖锐物体产生的局部极高压强下,薄膜会产生微小的弹性凹陷。
这个凹陷导致传感器内部的导电颗粒接触面积异常增大,使得传感器读取的接触力数据异常偏大。
简而言之,它没滑移,但它被戳变形了。
综合下来
不锈钢箔的物理特性极其生猛。
足够薄的厚度和金属的刚性,使得无论是在平地还是碎石上,微滑移和局部弹性凹陷都被很好压制住。。
如果只看数据,这就是最优解。
但工程实践立刻狠狠扇了江临一巴掌。
它的柔轫性太差了。
在G-01高频迈步、足端橡胶垫不可避免发生宏观弯曲的动态过程中,不锈钢箔经历了交变弯曲应力。
装上去跑了还不到五十个小时,江临就在显微镜下发现,箔片的边缘已经出现了密密麻麻的金属疲劳裂纹,部分局域甚至开始剥落。
它极易损坏传感器本体,根本不适合作为耗材在复杂工况下长期使用。
最后测试的,是那款废土自制的复合涂层。
涂层的厚度江临来回调整了四次,经历了几次早期磨损殆尽的失败后,最后将厚度锁定在了一个极窄的工艺区间里。。
这个厚度下,涂层的表面硬度介于聚酰亚胺和不锈钢之间,能够有效抵抗局部凹陷。
而得益于植物蜡状物的柔性链段,其柔轫性又远好于不锈钢,不会因为足端的弯曲而脆裂。
连续跑了一百个多小时的实地路况之后,江临提取后台log文档。。。
更重要的是它具备不可思议的可修复性。
如果涂层局部磨损,只需要在现场用喷罐补喷一层,静置固化半小时后,又能恢复如初。
江临凝视着屏幕上的三条数据曲线,将三种材料的测试数据整理成表格写进笔记本。。 局限性:局部高点高压下,薄膜发生微观弹性凹陷,导致传感器接触面积计算失真(偏大)。。 局限性:金属疲劳阈值过低,柔轫性极差,动态行走边缘极易产生疲劳裂纹,导致整体撕裂。维护成本极高,工程上不予采用。。柔轫性极佳,未见疲劳裂纹,耐久性好,且具备现场快速喷涂修补特性。 局限性致命:涂层交联固化工艺难以在无尘车间外实现标准化,其特有的植物蜡基底配方在现实世界现阶段供应商体系内,难以直接大规模复现。
综合工程建议——
现实世界G-01量产首版:必须采用【方案A(聚酰亚胺薄膜)】作为物理基底,同时在底层驱动
【方案C(涂层)】作为二期预研技术保留备案,待后续获得资金,有能力主导化工材料合作方介入后,再行评估其工业化量产的可行性。
和第一项足端材料、第二项减速器的问题一样,工
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