昨晚，宇樹科技更新發(fā)布了人形機器人Unitree G1行走和奔跑的視頻，此次進行了仿生靈動升級，以實現(xiàn)柔順行走和仿人奔跑。同期，軟通天擎機器人公司也發(fā)布了旗下首款交互與教育雙足機器人天鶴C1。
當前全球人形機器人進程全面提速。特斯拉今年將開啟量產(chǎn)，英偉達和OpenAI等巨頭也開始下場進入人形機器人賽道。
英偉達高級研究員JimFan預測2025年將成為「機器人之年」，多個先進機器人將無處不在。
在人形機器人供應鏈中，上游零部件減速器、傳感器、絲杠、電機等是成本價值占比較高的環(huán)節(jié)。
其中，傳感器是人形機器人感知世界、理解環(huán)境和實現(xiàn)交互與決策的基礎，也是人形機器人感知層關(guān)鍵零部件，合計成本占比約25.8%。
本文重點關(guān)注人形機器人三大核心傳感器：觸覺傳感器、視覺傳感器和力/力矩傳感器。
力/力矩傳感器能夠?qū)崟r測量機器人關(guān)節(jié)或末端執(zhí)行器受到的力和力矩，為控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵的反饋信息?？梢宰寵C器人在執(zhí)行操作時能夠自主調(diào)整其姿態(tài)，從而確保操作的穩(wěn)定性和精確度。
按照測量維度的不同，力傳感覺器可以分為一維至六維力傳感器。
從主流的傳感器的測量維度來看，一、三、六維力矩傳感器為常見產(chǎn)品，二、五維力矩的相對較少。
測量維度的數(shù)量越多，產(chǎn)品生產(chǎn)難度越大。
根據(jù)坤維科技CTO袁明論介紹：“如果力的方向是固定的，可以采用一維力傳感器；如果力作用點與傳感器標定參考點重合，但力的方向隨機變化，可以用三維力傳感器；而如果力的方向和作用點都在三維空間里隨機變化，就應該選用六維力傳感器進行測量。”
六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器，能夠提供最高維度的力覺信息，并給出最為全面和精準的力覺數(shù)據(jù)。
六維力矩傳感器壁壘也最高的，所需應變片數(shù)量是單維力傳感器的數(shù)倍，疊加生產(chǎn)難度大，其成本遠高于單維力矩傳感器。
在人形機器人的末端安裝六維力傳感器，可以獲取力傳感器往后段的力覺信息。
人形機器人對力傳感器需求明確，以特斯拉人形機器人Optimus為例，關(guān)節(jié)使用扭矩傳感器和拉力傳感器，手腕和腳腕關(guān)節(jié)使用六維力傳感器，能夠同時測量三維空間中的三個力分量和三個力矩分量，為機器人提供全面的力覺信息。
特斯拉人形機器人手腕和腳腕關(guān)節(jié)使用六維力傳感器：
資料來源：特斯拉官網(wǎng)
優(yōu)必選為人形機器人均在手腕和腳踝處配置了4個六維力/力矩傳感器。
資料來源：優(yōu)必選官網(wǎng)
目前六維力傳感器市場基數(shù)偏小，尚未形成明顯規(guī)模效應。
全球市場國外老牌廠商眾多，歐美國家起步較早。市場格局較為集中，前十廠商合計份額達約70%。
在全球六維力傳感器市場中，ATI占據(jù)較大的市場份額，是眾多機器人和自動化設備制造商的首選供應商。ATI率先開發(fā)出六維力和力矩傳感器，能夠測量XYZ三個方向的力和力矩。
國內(nèi)廠商中目前可批量化供應的企業(yè)較少，宇立儀器、藍點觸控、坤維信息、鑫精誠、海伯森等具備較強競爭力，部分指標對標海外產(chǎn)品，柯力傳感、昊志機電、東華測試、安培龍、神源生智能、瑞爾特測控等公司近年來加速布局。
在2023年中國六維力傳感器市場中，宇立儀器位居第二，市場份額12.2%。排名第一的是ATI，市場份額占比為22.4%。宇立儀器的六維力傳感器被用于優(yōu)必選的Walker S1人形機器人中。
藍點觸控的六維力傳感器產(chǎn)品已經(jīng)進入大族、珞石、新松、UR等協(xié)作機器人的供應鏈中。
坤維科技的六維力傳感器與節(jié)卡、遨博、睿爾曼、越疆、思靈等協(xié)作機器人廠商開展了深度合作。
柯力傳感目前已給國內(nèi)多家工業(yè)機器人、協(xié)作機器人和人形機器人客戶送樣，已取得部分協(xié)作機器人客戶的批量訂單。此外，柯力傳感已向華為交付了六維力傳感器樣品，樣品客戶已測試合格，訂單已完成交付。
在人形機器人量產(chǎn)前，本體企業(yè)會優(yōu)先找尋研發(fā)能力強的六維力矩傳感器生產(chǎn)廠商配套本體開發(fā)。
在產(chǎn)品定型后量產(chǎn)降本是關(guān)鍵，具備大規(guī)模降本能力特別是擁有自動化貼片設備，且具有力傳感器大規(guī)模量產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)占優(yōu)。
人形機器人傳感器應用位置：
觸覺傳感器是機器人直接感知環(huán)境作用的重要傳感器，應用于機器人的關(guān)節(jié)和柔性皮膚等領域。
作為視覺傳感的重要補充，觸覺傳感器可以使機器人通過觸摸來感知物體的形狀和質(zhì)地等物理特性，從而進行精確的抓取操作。
特斯拉人形機器人手部傳感器中價值量最大的是觸覺傳感器。
其中，柔性觸覺傳感器具有更高的價值，壁壘主要在材料和制造兩方面。
材料選擇包括敏感材料有機聚合物、石墨烯以及柔性基底材料。
觸覺傳感器目前處于發(fā)展早期，當前市場主要以Canatu、Sensel、Flexpoint等海外企業(yè)為主。
國內(nèi)布局觸覺傳感器的廠商有蘇州能斯達電子（漢威科技）、申昊科技、墨現(xiàn)科技、力感科技、瑞滸科技等、埔慧科技、帕西尼感知、鈦深科技、柔宇科技、宇博智能、蘇試試驗、中科納芯等。
未來各場景更精細的觸覺感知能力需求將推動機器人觸覺傳感器需求進一步增加，如人形機器人的肢體、胸腔等部位有望成為潛在應用場景。
視覺傳感器通過相機獲取環(huán)境圖像，進行物體識別和跟蹤。
深度攝像頭（如激光雷達、ToF攝像頭）可以幫助獲取3D空間信息，使人形機器人能夠識別周圍環(huán)境中的物體行人和障礙物等，實現(xiàn)避障和導航等功能。
激光雷達用于環(huán)境的高精度測距，幫助機器人了解周圍障礙物的位置和動態(tài)，為路徑規(guī)劃和避障提供重要信息。
禾賽科技推出了面向機器人領域的迷你3D激光雷達JT系列產(chǎn)品，采用禾賽第四代自研芯片，擁有全球最廣的360° x 187°超半球視野，為機器人提供零盲區(qū)的三維感知能力。
速騰聚創(chuàng)推出了全球首款機器人全固態(tài)數(shù)字化激光雷達E1R，搭載數(shù)字化SPAD-SoC芯片和2D VCSEL芯片，可以支持各類型移動機器人在不同光照條件場景中穿梭作業(yè)。
奧比中光最新研發(fā)的dToF（直接飛行時間）激光雷達傳感器芯片LS635，集成了高性能SPAD像素以及高性能數(shù)據(jù)處理模塊的激光雷達傳感器芯片，采用行業(yè)最先進的3D堆疊工藝的背照式SPAD-SoC芯片，已應用于機器人、無人機和自動駕駛等場景。
機器視覺是人工智能最重要的前沿技術(shù)之一，其底層邏輯在于為機器植入“人眼與大腦”，使機器可代替人工來對被檢測物品做測量與判斷。
當前機器視覺向機器人視覺不斷進化，人形機器人視覺方案目前主要以結(jié)構(gòu)光、雙目或多目RGB、TOF 等的組合方案為主。
全球機器視覺市場以美國康耐視和日本基恩士為代表的廠商占據(jù)全球超 50%的市場份額。
國內(nèi)機器視覺行業(yè)以?？低?、大恒科技、天準科技、凌云光為代表的中國本土機器視覺廠商已在核心零部件技術(shù)與獨立軟件算法等方面進行大力投入；奧比中光在中國服務機器人3D視覺傳感器領域市占率超過70%；奧普特擁有完整的機器視覺核心軟硬件產(chǎn)品。
此外，IMU能夠?qū)崟r測量人形機器人在三維空間中的角速度和加速度，通過感知機器人身體的傾斜、旋轉(zhuǎn)等姿態(tài)變化，為控制系統(tǒng)提供實時反饋，使其能夠快速調(diào)整機器人的步態(tài)和姿態(tài)，以保持平衡防止摔倒。該領域主要布局廠商有敏芯股份和芯動聯(lián)科等。
隨著特斯拉人形機器人量產(chǎn)進程加速，人形機器人產(chǎn)業(yè)趨勢較強，后續(xù)有望大幅提升核心零部件的需求，從而進一步帶動國內(nèi)廠商滲透率和市場份額提升。（來源樂晴智庫精選）
