Zero Point Motion利用腔光力學大幅提高慣性傳感精度

據(jù)麥姆斯咨詢報道，Zero Point Motion是一家總部位于英國布里斯托的無晶圓廠（Fabless）硅芯片初創(chuàng)公司，公司面向精確運動跟蹤和導航應用，利用光的量子特性研發(fā)運動感測器件，據(jù)稱，其傳感器精度可以比當前消費類MEMS慣性傳感器高100~10000倍。Zero Point Motion于2021年完成了由Foresight Williams領(lǐng)投的258萬英鎊種子輪融資。近期，該公司接受了媒體采訪，麥姆斯咨詢帶您初步了解這家量子傳感領(lǐng)域的新星。

Q：請簡要介紹貴公司的歷史及現(xiàn)狀。

A：Zero Point Motion（ZPM）創(chuàng)立于2020年，并在2021年底完成了258萬英鎊的種子輪融資。ZPM致力于開發(fā)光學增強的慣性傳感器，并且可以利用可擴展的工藝制造。這是英國企業(yè)首次將目光投向大批量慣性傳感器領(lǐng)域。ZPM的技術(shù)增強了具有諧振光學讀出的芯片級加速度計和陀螺儀，從而實現(xiàn)在室內(nèi)或地下等沒有GPS信號的環(huán)境中提供高精度定位。這些經(jīng)典傳感器對于無人機、車輛、機器人和精密自動化制造等自動化平臺至關(guān)重要，它們?yōu)榛诹孔蛹夹g(shù)的慣性傳感器鋪平了發(fā)展道路。ZPM迄今已申請了三項專利，兩項在英國獲得授權(quán)，一項正在審查中，還有更多專利即將提交。

Q：請介紹一下公司的的創(chuàng)始人及其背景。

A：ZPM由Ying Lia Li（簡稱：Lia）博士創(chuàng)立，目前擔任公司的首席執(zhí)行官（CEO）。ZPM的技術(shù)基于Lia在光力學和量子傳感領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)，結(jié)合學術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)實踐經(jīng)驗將其創(chuàng)新工作商業(yè)化。Lia進一步擴展了她在回音壁模式方向的博士研究成果，并將其與在BAE systems公司制造慣性傳感器的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗相結(jié)合，開發(fā)了一種芯片級光機械傳感器，相比目前的消費級MEMS慣性傳感器性能提高了100~10000倍。

Lia是Innovate UK 2022年女性創(chuàng)新獎獲得者之一，并在Sensors Converge的2023年最佳傳感器獎中被評為年度女性。

Q：貴公司的產(chǎn)品/服務有什么特別之處？

A：ZPM正在面向高性能大眾市場開發(fā)慣性測量單元（IMU）及傳感器。我們申請專利的技術(shù)方案結(jié)合了MEMS和硅光子學技術(shù)來測量加速度和角速率，其噪聲相比傳統(tǒng)的MEMS電容式測量方案低100-10000倍。這使我們能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的同時，改善典型國防和航空航天級加速度計、陀螺儀存在的尺寸和成本問題。

ZPM方案的背后應用了“腔光力學（cavity optomechanics）”，該技術(shù)已經(jīng)徹底改變了引力波探測和量子力學。現(xiàn)在，是時候利用它來變革日常定位和導航應用了。

我們通過利用光學讀出代替電子讀出來解決噪聲問題。ZPM方案采用芯片級光學結(jié)構(gòu)來捕獲激光，構(gòu)建了對任何機械運動（即使運動小于原子大?。┒紭O其敏感的共振條件。我們利用現(xiàn)有的傳感器供應鏈，并將其與成熟的硅光子供應鏈相結(jié)合，以確保高良率和低成本。我們的技術(shù)也可以被推向量子極限，盡管這是一個長期的愿景。

這將開辟很多市場和應用，ZPM的慣性傳感器可以帶來立竿見影的積極影響。ZPM的慣性傳感器將提高無人機等自動化平臺的完整性，使其能夠以更高的速度、安全性以及更緊密的編隊運行，并在面對大量揚塵等影響攝像頭的情況下支持關(guān)鍵的起飛和降落。

對于光學圖像穩(wěn)定或運動捕捉等需要高精度的應用，ZPM的傳感器可以檢測到比以往更小的運動，從而為可穿戴設(shè)備提供亞毫米級跟蹤，為圖像拍攝提供亞像素級穩(wěn)定性。

ZPM的慣性傳感器使客戶能夠更長時間、更準確地跟蹤運動，尤其適用于更高水平的車輛自動駕駛，無需GNSS定位修正，行駛數(shù)公里后僅產(chǎn)生亞米級誤差。ZPM將釋放令人興奮的室內(nèi)導航應用前景，實現(xiàn)建筑物內(nèi)的跨樓層跟蹤，在醫(yī)院和體育場內(nèi)進行數(shù)小時的行人跟蹤，還可應用于倉庫內(nèi)的資產(chǎn)定位和制造業(yè)的機器人引導等。

Q：貴公司目前的運營現(xiàn)狀如何？

A：我們正在開發(fā)和完善我們的傳感技術(shù)，不斷迭代我們的微機械和光子芯片，然后構(gòu)建封裝的慣性傳感器原型和演示器件。我們還在建設(shè)重要的供應鏈伙伴關(guān)系，已在與第一批客戶接洽中。

2022年底，我們獲得了為期12個月、價值14.4萬英鎊的MyWorld項目資助，與學者合作展示可以同時監(jiān)測佩戴者手指運動和脈搏力的傳感器。這是創(chuàng)意領(lǐng)域尚未探索的獨特功能。這項技術(shù)可能會帶來變革，不僅是VR應用，甚至是醫(yī)療保健應用。

我們還在對不同應用的慣性傳感器性能進行仿真，以更好地了解客戶的需求，從無人機的高速三維軌跡到GPS信號弱或沒有信號環(huán)境中的汽車自動導航等。

Q：客戶端的接洽進展如何？

A：我們正在進行一些原型演示，還有更多的原型迭代周期。這意味著我們將通過最初的終端用戶測試來改進并優(yōu)化慣性傳感器的性能。來自終端用戶的反饋是產(chǎn)品開發(fā)中最重要的部分。

Q：量子傳感將如何幫助解決當前最緊迫的問題？

A：傳感器使我們能夠更了解自己、我們使用的機器以及周圍的世界。但目前的傳感器并沒有達到真正的感知極限，而這受控于量子物理學。我們的目標是讓更多的用戶獲得比以往任何時候都更高精度的運動檢測。即使不包括量子特性，我們也可以幫助應對一些社會挑戰(zhàn)，例如：

- 用于家庭醫(yī)療或遠程醫(yī)療的運動捕捉；

- 協(xié)作機器人的自動化，提高安全性等；

- 在荒涼或危險地區(qū)協(xié)助導航。

Q：請介紹貴公司未來的發(fā)展愿景。

A：ZPM的愿景是成為英國第一家大批量慣性傳感器供應商，每年的出貨量力爭超過1000萬顆。ZPM的慣性傳感器可服務于一系列應用，包括智慧工廠的自主移動機器人，以及工業(yè)環(huán)境中的資產(chǎn)和員工跟蹤等。隨著我們的產(chǎn)品變得更小、制造成本更低，它們還將服務于家用電器，以實現(xiàn)智能家居，如智能掃地機和割草機等。其中的一個關(guān)鍵點，是確保我們的傳感器是芯片級的，從而用于虛擬和增強現(xiàn)實（AR/VR）設(shè)備、智能手機和智能手表，降低AR體驗中的圖像失真和模糊，解決復雜室內(nèi)環(huán)境（如機場和醫(yī)院）中的行人室內(nèi)導航等挑戰(zhàn)。