人形机器人再探讨：感知层的机会

　　对标人体的眼/耳/鼻/舌/身，人形机器人同样需要外部感知+内部感知
对标人体中眼/耳/鼻/舌/身等感知器官，外部感知（获取外部环境信息）中，人形机器人的摄像头等元件充当“眼睛”，实现视觉感知；麦克风充当“耳朵”，实现听觉感知；触觉传感器充当“皮肤”，实现触觉感知；嗅觉和味觉在特定任务中才需配备。内部感知（获取自身状态信息）中，力/力矩传感器和IMU 充当“身体控制器”，前者实现力/力矩等运动状态感知，后者实现站立/行走/转身等姿态感知。我们认为，内部感知中，人形机器人的视觉和听觉较成熟，触觉难度较大；外部感知中，扭矩可选品类多，六维力矩传感器技术壁垒高，单台人形机器人需配备多个战术级六轴IMU。
　　外部感知：视觉和听觉较为成熟，触觉为另一重要感知力
受益于自动驾驶的发展，视觉已较为成熟；用于听觉的麦克风也已广泛应用于各类电子产品中，实现语音识别、环境噪音检测等功能；触觉是目前人形机器人外部感知的重点与难点之一。相较于传统传感器，触觉传感器常装配于机器人关节、可穿戴设备等不规则三维表面上，因此对柔性要求较高，同时还存在时漂较大、标定算法复杂、制造成本高、批量制造困难等问题。我们认为，高柔性化、大规模阵列式排布、多维度力感知将是触觉传感器未来的发展方向。未来触觉传感器需依靠柔性材料和微电路解决柔性化问题，AI算法解决标定问题，MEMS/纳米工艺解决批量生产问题。
　　内部力/力矩感知：扭矩传感器品类多，六维力传感器高价值高壁垒力矩传感器可以助力人形机器人的协作安全性和实时精准运控。人形机器人可在不同部位选用一维扭矩和六维力传感器。根据测量原理不同，扭矩传感器可分为电阻应变式、磁电式、磁弹性式和光电式等多种类型。我们认为，不同种类的扭矩传感器各有优劣，人形机器人不同的应用场景，对应不同的扭矩传感器选型；六维力传感器可测量三轴方向的力和力矩，属于高价值量高壁垒环节，技术难点在于需兼顾优良的静态性能、动态性能和低维间耦合。
　　未来六维力矩传感器需要六维联合加载标定设备等先进仪器、动态特性优化和矢量运算中的解耦算法共同解决技术难点。
　　内部姿态感知：IMU 为姿态控制核心之一，单台需配备多个战术级六轴IMUIMU 是实现人形机器人姿态控制的核心部件之一，可获取关节的位置、速度、加速度和角度等信息。六轴IMU 由三个轴向的陀螺仪和三个轴向的加速度计组成，可测量物体在三维空间的角速度和加速度。根据精度要求，其可分为消费级、战术级、导航级和战略级四类。我们认为，单台人形机器人需配备多个战术级六轴IMU。六轴IMU 中MEMS IMU 应用最广泛，其核心为MEMS 芯片。目前高精度MEMS IMU 被国外巨头垄断，但国内部分厂商已突破核心技术壁垒，国内参与主体包括MEMS 芯片自主可控的半导体公司、本土消费级MEMS 龙头和Tier1 模块系统集成商等。
　　风险提示：传感器技术突破超预期、传感器量产进度不及预期、零部件国产化不及预期等。
【免责声明】本文仅代表第三方观点，不代表和讯网立场。投资者据此操作，风险请自担。

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