人形機(jī)器人傳感器是人形機(jī)器人感知系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于獲取環(huán)境信息和人形機(jī)器人自身的狀態(tài)信息，是實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人感知和決策的基礎(chǔ)。

人形機(jī)器人傳感器根據(jù)檢測(cè)對(duì)象不同分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器主要用于感知人形機(jī)器人的自身狀態(tài)的傳感器，如位置、速度、加速度等。外部傳感器主要用以感受人形機(jī)器人周圍環(huán)境、目標(biāo)物的狀態(tài)信息的傳感器，如視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、溫度、力覺(jué)等。

本文重點(diǎn)對(duì)人形機(jī)器人外部傳感器企業(yè)進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)，重點(diǎn)包括視覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器（電子皮膚）、力矩傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器等。

一、視覺(jué)傳感器

視覺(jué)傳感器在人形機(jī)器人中擁有廣泛的應(yīng)用，極大地提升了人形機(jī)器人的全自主感知和操作能力。人形機(jī)器人可通過(guò)收集、解析和利用數(shù)據(jù)，人形機(jī)器人可以做出決策并與環(huán)境進(jìn)行交互，包括尋找物體、抓取物體、識(shí)別人類姿態(tài)、路徑規(guī)劃等。另外，人形機(jī)器人通過(guò)先進(jìn)的感知層、內(nèi)存模型與視覺(jué)傳感器結(jié)合，能夠更精準(zhǔn)地識(shí)別面孔、手勢(shì)、情緒，從而與人類進(jìn)行自然流暢的交互，這種交互能力的提升使得人形機(jī)器人在客戶服務(wù)、娛樂(lè)、教育等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。此外，視覺(jué)傳感器還可以應(yīng)用于人形機(jī)器人的康復(fù)訓(xùn)練功能，通過(guò)精確感知和分析患者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，機(jī)器人能夠提供更個(gè)性化的康復(fù)指導(dǎo)，幫助患者更有效地恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能。未來(lái)在軍事、家庭服務(wù)等領(lǐng)域也將擁有廣泛的應(yīng)用前景。

目前，視覺(jué)傳感器領(lǐng)域國(guó)內(nèi)企業(yè)嶄露頭角，在消費(fèi)場(chǎng)景已有應(yīng)用。海外以安森美、基恩士、康耐視為主，國(guó)內(nèi)有奧比中光、偉景智能、遠(yuǎn)形時(shí)空等企業(yè)。另外，度量科技在光學(xué)三維動(dòng)作捕捉系統(tǒng)方面具備領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

（1）遠(yuǎn)形時(shí)空

人形機(jī)器人的視覺(jué)感知主要包含傳統(tǒng)圖像傳感器、三維感知傳感器和視覺(jué)融合三部分。遠(yuǎn)形時(shí)空科技專注于三維感知傳感器和視覺(jué)融合產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，賦能人形機(jī)器人。遠(yuǎn)形時(shí)空專為人形機(jī)器人研發(fā)了感知相機(jī)OS5X系列產(chǎn)品。產(chǎn)品可以為人形機(jī)器人提供必不可少的視覺(jué)感知功能，為人形機(jī)器人的靈活行走提供基礎(chǔ)保障，同時(shí)彩色和深度視覺(jué)也為人形機(jī)器人手部靈活操作提供基本信息。

遠(yuǎn)形時(shí)空感知相機(jī)OS5X系列產(chǎn)品

（2）度量科技

度量科技專注于自主研發(fā)、生產(chǎn)制造和銷售光學(xué)三維動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，核心產(chǎn)品—NOKOV度量光學(xué)三維動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，作為人形機(jī)器人關(guān)鍵零部件的傳感器，具有亞毫米級(jí)定位精度，可精準(zhǔn)獲取機(jī)器人位置、姿態(tài)、6DoF等數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)向外廣播，支持二次開(kāi)發(fā)。

光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)構(gòu)成

動(dòng)作捕捉是一項(xiàng)能夠?qū)崟r(shí)地準(zhǔn)確測(cè)量、記錄運(yùn)動(dòng)物體在實(shí)際三維空間中的各類運(yùn)動(dòng)軌跡和姿態(tài)，并在虛擬三維空間中重構(gòu)這個(gè)物體每個(gè)時(shí)刻運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的高新技術(shù)。NOKOV度量動(dòng)捕提供多種產(chǎn)品鏡頭型號(hào)，以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。在人形機(jī)器人研究中，基于動(dòng)作捕捉的模仿學(xué)習(xí)已經(jīng)成為機(jī)器人進(jìn)化的關(guān)鍵，通過(guò)使用NOKOV度量光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，可獲取示教軌跡數(shù)據(jù)，進(jìn)而生成控制機(jī)器人的策略程序，使其能夠在新環(huán)境中復(fù)現(xiàn)這些動(dòng)作。其次，在人形雙足機(jī)器人的平衡控制方面，精確地控制下肢和全身各關(guān)節(jié)是一大難點(diǎn)。NOKOV度量光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)通過(guò)精確采集人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的位姿數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)出類似人類的仿生機(jī)械結(jié)構(gòu)提供了一種有效的解決方案。此外，要想讓人形機(jī)器人執(zhí)行更為復(fù)雜和精細(xì)的任務(wù)，比如抓取軟質(zhì)物體或小型物件，就必須對(duì)手部結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)。NOKOV度量光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的高精度定位為靈巧手的設(shè)計(jì)提供可靠的技術(shù)支持。

度量科技動(dòng)作捕捉用于機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室

總之，視覺(jué)傳感器為人形機(jī)器人帶來(lái)了更高級(jí)別的感知和操作能力，使人形機(jī)器人能夠在各種復(fù)雜環(huán)境中自主、準(zhǔn)確地完成任務(wù)，并與人類進(jìn)行更自然、流暢的交互。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)人形機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛和深入。

二、觸覺(jué)傳感器

觸覺(jué)傳感器是實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人智能感知和人機(jī)交互的核心器件。觸覺(jué)傳感器將觸覺(jué)刺激轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送入人形機(jī)器人控制器，為人形機(jī)器人感知外界環(huán)境提供豐富的信息，如物體尺寸、形狀、紋理、剛度、溫度等特性，還能提供與他人的力觸覺(jué)交互。

柔性觸覺(jué)傳感器又可稱為“電子皮膚”，能夠?qū)崿F(xiàn)與環(huán)境接觸力、溫度、濕度、震動(dòng)、材質(zhì)、軟硬等特性的檢測(cè)，是人形機(jī)器人直接感知環(huán)境作用的重要傳感器，同時(shí)可以讓人形機(jī)器人的外觀、表情及動(dòng)作更像人類。

觸覺(jué)傳感器作為人形機(jī)器人傳感器體系中的重要組成部分，其市場(chǎng)需求將隨著人形機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景的拓展而不斷增長(zhǎng)。當(dāng)前全球觸覺(jué)傳感器的市場(chǎng)規(guī)模正在不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將保持高速增長(zhǎng)。目前，國(guó)內(nèi)有華威科、他山科技、帕西尼感知、盈連科技、鈦深科技等企業(yè)在機(jī)器觸覺(jué)領(lǐng)域做了大量布局。

（1）華威科

華威科圍繞高性能柔性電子皮膚設(shè)計(jì)制造和機(jī)器人操作穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)等難題開(kāi)展了大量研究，提出了高靈敏度大面積電子皮膚設(shè)計(jì)制造新原理，突破了電子皮膚傳感系統(tǒng)集成、多元傳感信號(hào)融合與處理等關(guān)鍵技術(shù)，研制的機(jī)器人觸覺(jué)感知電子皮膚的靈敏度、響應(yīng)時(shí)間與空間測(cè)量能力等技術(shù)指標(biāo)，均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

華威科電子皮膚器件結(jié)構(gòu)

針對(duì)電子皮膚感知功能單一的局限，首次提出了電容與摩擦電耦合的新型雙模態(tài)感知方法，使得機(jī)器人電子皮膚具備了感知壓覺(jué)、接近覺(jué)、物體輪廓、硬度等多種物理信息的能力，極大地拓展了電子皮膚的感知范。針對(duì)機(jī)器人電子皮膚感知能力不足的現(xiàn)狀，研究團(tuán)隊(duì)基于生物微小感知結(jié)構(gòu)對(duì)外界刺激的響應(yīng)機(jī)制，提出了仿生增敏觸覺(jué)感知新結(jié)構(gòu)，傳感靈敏度達(dá)9484.3 kPa-1，檢測(cè)極限低至0.13 Pa，均為國(guó)際領(lǐng)先水平；將該高性能電子皮膚與機(jī)器人靈巧手集成，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人穿針引線的靈巧操作，并首次實(shí)現(xiàn)對(duì)切割不同生物組織時(shí)微小接觸力的準(zhǔn)確檢測(cè)，解決了手術(shù)機(jī)器人缺少微小接觸力感知的國(guó)際性難題。公司致力于打造柔性傳感領(lǐng)域工藝、機(jī)理、材料、裝備制造IDM制造模式。

公司目前圍繞人形機(jī)器人觸覺(jué)感知系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了靈巧手指尖觸覺(jué)，結(jié)合觸覺(jué)傳感器，視觸融合，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景下的靈巧抓??；電子皮膚賦予人形機(jī)器人整體仿生觸覺(jué)感知能力，進(jìn)一步提升人形機(jī)器人情緒識(shí)別，人機(jī)交互能力；智能足，結(jié)合足底電子皮膚優(yōu)化人形機(jī)器人在不同步態(tài)下的靈活移動(dòng)。

華威科電子皮膚應(yīng)用

目前在研的產(chǎn)品為柔性多模態(tài)觸覺(jué)感知與人機(jī)交互技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，主要研發(fā)人形機(jī)器人柔性多模態(tài)感知皮膚，構(gòu)建大面積多通道觸覺(jué)傳感陣列，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，實(shí)現(xiàn)感控一體化。具體產(chǎn)品形態(tài)為一種以大面積、多形狀的柔性多模態(tài)感知皮膚，與特定場(chǎng)景集的智能硬件結(jié)合的整套具身智能的人形機(jī)器人視觸覺(jué)電子皮膚。主要應(yīng)用于人形機(jī)器人肢體、面部胸腔等大面積需要部署智能皮膚的位置。

（2）他山科技

他山科技產(chǎn)品主要為觸覺(jué)傳感器、芯片、電子皮膚等，在人形機(jī)器人方向更多屬于傳感器類中的觸覺(jué)傳感器。

在機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，他山科技作為創(chuàng)新的先鋒，成功打造了全球首款專為觸覺(jué)感知設(shè)計(jì)的AI芯片，標(biāo)志性地將邊緣側(cè)類腦計(jì)算技術(shù)搭載的芯片與觸覺(jué)傳感技術(shù)相結(jié)合。這項(xiàng)突破性的成就不僅推動(dòng)了觸覺(jué)傳感器在機(jī)器人應(yīng)用中的商業(yè)化步伐，而且在全球范圍內(nèi)樹(shù)立了新的技術(shù)標(biāo)桿。

他山科技的觸感技術(shù)發(fā)展路徑是源自自主研發(fā)的R-SpiNNaker分布式類腦芯片架構(gòu)，該架構(gòu)能夠精確模擬人類的神經(jīng)系統(tǒng)，包括傳入神經(jīng)、中樞神經(jīng)和傳出神經(jīng)的功能。借助三維空間電容層析算法和四核脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，該觸覺(jué)傳感器實(shí)現(xiàn)了前所未有的高精度觸覺(jué)感知能力，包括非接觸式手勢(shì)識(shí)別和材質(zhì)辨識(shí)等復(fù)雜功能。

目前他山科技已經(jīng)研發(fā)出三種型號(hào)的觸覺(jué)感知芯片和觸覺(jué)傳感器，覆蓋從機(jī)器人到消費(fèi)電子、家電，乃至汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。首款觸覺(jué)傳感器已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)階段，預(yù)示著在不久的將來(lái)，基于這項(xiàng)技術(shù)的觸控感應(yīng)解決方案將被廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)。

技術(shù)上，這些觸覺(jué)傳感器突破了傳統(tǒng)觸覺(jué)傳感的局限，能夠感知七到十個(gè)觸覺(jué)變量，包括三維力和材質(zhì)等，三維力具備高達(dá)0.001N的精度，遠(yuǎn)超同類產(chǎn)品。此外，借助獨(dú)創(chuàng)的非接觸空間分層感知技術(shù)，他山科技的觸覺(jué)感知芯片可以基于電容場(chǎng)效應(yīng)原理，實(shí)現(xiàn)多層次的觸覺(jué)交互，為人機(jī)交互提供了更加豐富和靈活的可能性。

他山科技觸覺(jué)傳感器電容感知技術(shù)路徑

隨著觸覺(jué)傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展和市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，新的企業(yè)也在不斷涌現(xiàn)，因此觸覺(jué)傳感器領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)也將日益加劇。觸覺(jué)傳感器的技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在柔性材料、工藝和解耦算法，隨著新材料、新工藝的發(fā)展，觸覺(jué)傳感器正在向柔性化、輕量化、高陣列、高靈敏度的方向發(fā)展，將使得觸覺(jué)傳感器更加適應(yīng)人形機(jī)器人的需求，提高人形機(jī)器人的操作性能和穩(wěn)定性。

三、力矩傳感器

人形機(jī)器人對(duì)于力矩傳感器要求較多，目前有六維力傳感器、微型壓力傳感器、拉壓力傳感器、關(guān)節(jié)扭力傳感器等，六維力傳感器是力控、擺動(dòng)穩(wěn)定控制的核心，可精準(zhǔn)測(cè)量隨機(jī)變化的力，隨著人形機(jī)器人逐步量產(chǎn)，有望推動(dòng)傳感器行業(yè)擴(kuò)容。

目前，國(guó)產(chǎn)六維力/力矩傳感器與海外廠商傳感器在靈敏度、串?dāng)_、抗過(guò)載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。但國(guó)內(nèi)參與公司不斷取得技術(shù)進(jìn)展，宇立儀器、鑫精誠(chéng)、坤維科技、海伯森、藍(lán)點(diǎn)觸控、神源生智能、瑞爾特測(cè)控等，均已有相關(guān)的產(chǎn)品落地并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

（1）宇立儀器

宇立儀器有作為超過(guò)30年的傳感器設(shè)計(jì)和力控經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)，擁有100%自主研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)，傳感器型號(hào)超過(guò)500種，實(shí)際應(yīng)用案例超過(guò)2000例。在人形機(jī)器人關(guān)鍵零部件上提供多種力傳感器。手腕腳腕以及指間傳感器等，在人形機(jī)器人上都有廣泛應(yīng)用。

宇立儀器以其深厚的研發(fā)實(shí)力和技術(shù)底蘊(yùn)，在力傳感器及力控技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域確立了顯著的核心優(yōu)勢(shì)。其核心團(tuán)隊(duì)擁有超過(guò)30年的傳感器設(shè)計(jì)和力控經(jīng)驗(yàn)，保證了技術(shù)創(chuàng)新的連續(xù)性和前沿性。宇立儀器的技術(shù)創(chuàng)新能力、豐富的產(chǎn)品線及廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用，共同構(gòu)成了其在人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

在技術(shù)創(chuàng)新方面，宇立儀器擁有100%自主研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)，傳感器型號(hào)超過(guò)500種，實(shí)際應(yīng)用案例超過(guò)2000例。這種強(qiáng)大的研發(fā)能力使得宇立儀器能夠不斷推出適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品，滿足人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)對(duì)高精度、高可靠性力傳感器的迫切需求。

宇立儀器M22XX機(jī)器人扭矩傳感器

首先，宇立儀器力傳感器具備高精度、高靈敏度的特點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)感知機(jī)器人與外界環(huán)境的交互力，為人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。在人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，傳感器能夠?qū)崟r(shí)獲取機(jī)器人在各個(gè)方向上的受力情況，從而確保機(jī)器人在進(jìn)行復(fù)雜動(dòng)作或精細(xì)作業(yè)時(shí)能夠保持穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

其次，隨著人形機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，對(duì)傳感器的性能要求也在不斷提高。宇立儀器緊跟市場(chǎng)的需求，持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)。宇立的傳感器不斷提升性能，以適應(yīng)人形機(jī)器人在不同場(chǎng)景下的應(yīng)用需求。

此外，宇立儀器還注重傳感器與其他關(guān)鍵零部件的協(xié)同設(shè)計(jì)與優(yōu)化。在人形機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)中，傳感器需要與關(guān)節(jié)、執(zhí)行器等部件進(jìn)行緊密配合，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的整體性能最優(yōu)化。宇立儀器通過(guò)深入研究人形機(jī)器人特性，感器進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保其能夠與其他部件無(wú)縫對(duì)接，共同提升機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能和作業(yè)效率。

（2）鑫精誠(chéng)

鑫精誠(chéng)成立于2009年，是國(guó)內(nèi)最早關(guān)注并研發(fā)六維力傳感器的企業(yè)之一，同樣也是國(guó)內(nèi)最早關(guān)注并研發(fā)關(guān)節(jié)扭矩傳感器的企業(yè)之一。公司近年對(duì)人形機(jī)器人行業(yè)的力覺(jué)應(yīng)用非常重視并投入了大量的研發(fā)資源，積極參與人形機(jī)器人公司的各類力覺(jué)傳感器應(yīng)用痛點(diǎn)的解決，目前已為人形機(jī)器人提供大量解決方案。

隨著人工智能、機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，人形機(jī)器人在醫(yī)療、康復(fù)、助老等領(lǐng)域的應(yīng)用將不斷拓展，力矩傳感器的重要性也日益凸顯。作為人形機(jī)器人感知外界環(huán)境、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操作的關(guān)鍵部件之一，力矩傳感器市場(chǎng)需求也將不斷增長(zhǎng)。

總之，通過(guò)引入AI算法、視覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器、力矩傳感器等技術(shù)，人形機(jī)器人將實(shí)現(xiàn)多源信息的深度融合。觸覺(jué)、力覺(jué)和視覺(jué)等感知形式將不再孤立，而是相互融合、相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成人形機(jī)器人全面而精準(zhǔn)的感知體系，這將為人形機(jī)器人帶來(lái)前所未有的智能水平和適應(yīng)能力。