大量传感单元是人形机器人实现环境感知、运动控制和人机交互的基础。通过多模态传感融合(视觉、力觉、触觉、听觉等),人形机器人可完成复杂环境下的精准操作与自主决策。所需的传感器类型包括视觉传感器、触觉传感器、力觉传感器、听觉传感器、惯性测量单元及编码器等。

1. 视觉传感器

视觉传感器,即机器视觉,旨在利用机器来执行视觉识别和判断任务。人形机器人通过配备先进的机器视觉系统结合多模态感知能力和AI算法,可实现环境感知、目标追踪、导航规划、人机交互等功能。

根据图像数据的维度,机器视觉技术可分为二维(2D)和三维(3D)两大类:

  • 2D视觉感知技术使用传统 RGB 相机,仅能获取平面图像,并在二维空间内定位目标,无法提供物体的三维信息,如高度和体积,且易受光照变化和物体运动的影响。

  • 3D视觉感知技术能够提供更全面的物体信息,并在三维空间内定位目标,从而实现更加复杂和智能的功能。3D视觉传感器大致可以分为深度相机、激光雷。其中,深度相机从成像原理上又可分为飞行时间、双目立体视觉、结构光等。


从目前发布的人形机器人产品来看,有采用纯视觉方案的,如特斯拉Tesla;大部分则更青睐采用深度相机、激光雷达等3D视觉传感方案,或者2D+3D的方案,如宇树H1采用的3D激光雷达+深度相机、傅利叶GR-1 采用深度相机、优必选Walker X 采用 RGBD+双目相机等。

△ 宇树人形机器人Unitree H1搭载3D激光雷达+深度相机

我国机器视觉行业起步较晚,在高端视觉传感器方面落后于欧美日本等。但随着全球制造中心向中国转移以及AI技术的发展,中国机器视觉产业已步入快速发展阶段,出现了如奥比中光、伟景智能、海康机器人、舜宇、安思疆等一批优质厂商。

2. 触觉传感器

触觉是接触、滑动、压觉等机械刺激的总称,触觉传感器可以将触觉刺激转化为电信号并传导至控制器,为机器人感知外界环境提供丰富的信息,包括温度、湿度、压力和振动等物理量,以及目标物体材质的软硬程度、物体形状和结构大小等,从而实现对物体的精准定位以及执行各种操作任务。

目前,按照敏感元件原理,触觉传感器主要分为电容式、压阻式、压电式、磁敏式、光纤式。不同类型的压力传感器各有优缺,需要根据类型和实际应用进行选择。
△ 不同类型的压力传感器对比,图源中航证券研究所
从发展方向来看,大阵列、柔性化、多功能化、多维度、自供电等是触觉传感器的重要发展趋势:
  • 大阵列:触觉传感器与物体表面接触面积越大,获取的信息量越多,阵列化、高密度触觉传感器可获取不同位置、不同时间的触觉信息;
  • 柔性化:柔性触觉传感器(电子皮肤)能够覆盖在非规则、非平整的表面上,便于携带和安装;
  • 多功能化:多功能触觉传感器可同时实现压力、拉力、温度、表面粗糙度等多种参数的测量。

目前,触觉传感器主要应用于人形机器人手部、脚部等需要与外界直接接触的部位。相关供应商有帕西尼感知科技、福莱新材、汉威科技、华威科、申昊科技、戴盟机器人等等。

△ 帕西尼感知科技多维触觉感知单元 

3.力觉传感器

传感器是一种可将力/力矩的量值转换为相关电信号的传感器,核心原理是将力作用下的形变转换成电信号,检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。

△ 力(或力矩)传感器基本工作原理,图源华宝证券

根据所测力的维数不同,力传感器可被分为单维力传感器和多维力传感器。单维力传感器仅可测量单一维数方向上的力或力矩,多维力传感器可以检测多个维数方向上的力或力矩。最常见的是一维、三维和六维力传感器,二维和五维的力传感器较少,六维力传感器是维度最高的力觉传感器。

△ 六维力传感器与内部结构图,图源昊志机电

人形机器人可能使用到的力传感器包括三维力传感器、六维力传感器以及关节扭矩传感器或一维拉力传感器等,主要用于各关节、灵巧手等部位。人形机器人通过力传感器获取机器人与外界环境之间的相互作用力,从而实现机器人对环境状态的认知和顺利完成后续的力反馈与力控制。

△ 优必选Walker X 脚部、大腿采用了六维力矩传感器

相比其他维度力传感器,六维力传感器技术、资金壁垒最高,目前市场仍以外资品牌为主。不过,近年来国内企业逐步入局,产品性能不断迭代,相关企业有坤维科技、鑫精诚、蓝点触控、宇立仪器、柯力传感、昊志机电等。

△ 六维力传感器,图源坤维科技

除了上述传感器外,人形机器人传感器还包括IMU惯性传感器、编码器、声学阵列、气味传感器等等。


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为了更好地促进行业人士交流,艾邦搭建了机器人产业微信群,欢迎执行器、灵巧手、结构件、摄像头、IMU、传感器、电芯、动力系统、伺服系统、热管理系统、软件算法等零部件、整机组装、设计、设备、原材料企业,以及机器人品牌、终端应用等企业加入,进群交流。
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活动推荐:
人形机器人产业链论坛(深圳 2025年7月24日)


主办方:深圳市艾邦智造资讯有限公司

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深圳市机器人协会

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合作单位:FAIR plus机器人全产业链接会

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一、拟邀议题


序号
暂定议题
拟邀请
1
全球人形机器人产业政策导向与材料创新机遇(初定)
国海证券
2
智启新维,触感无界——帕西尼引领全球智能感知新纪元
帕西尼感知科技
3
柔性及可拉伸触觉传感器的前沿进展与关键挑战
苏州大学
4
类脑智能与灵巧手人形机器人的关键技术
忆海原识
5
主题待定
富士康
6
灵巧智能赋予机器人“人类”的手
灵巧智能
7
人形机器人材料标准体系构建与检测认证
深测评
8
人形机器人线缆在高品质和复杂环境下的技术挑战与多维度应用
浙江三科线缆
9
超高分子量聚乙烯在人形机器人中的应用
南山智尚
10
碳纤维增强材料在关节与传动系统的应用突破(初定)
厦门长纤新材
11
主题待定
新松机器人
12
耐磨PPS在机器人领域的应用开发
欧瑞达
13
环面包络减速器赋能人形机器人关节
陶世智能
14
液晶聚合物(LCP)在微型电机与高频连接器的关键作用
拟邀中
15
TPU/TPE在仿生皮肤与柔性关节中的创新应用
拟邀中
16
导电弹性体在触觉传感与动态反馈中的技术突破
拟邀中
17
3D打印技术在人形机器人开发的应用
拟邀中
18
镁铝合金与碳纤维复合材料的轻量化竞合关系
拟邀中
19
人形机器人整机组装与功能检测流水线
拟邀中

更多创新演讲意向,请联系 Elaine 张 13418617872(同微信)

感谢以下企业对此次会议的赞助及支持:
  • 富士康
  • 深测评
  • 国海证券
  • 苏州大学

  • 深圳市机器人协会
  • 新松机器人股份有限公司

  • 浙江灵巧智能科技有限公司

  • 深圳忆海原识科技有限公司

  • 浙江三科线缆股份有限公司

  • 深圳帕西尼感知科技有限公司

  • 长纤(厦门)新材料有限公司

  • 山东南山智尚科技股份有限公司

  • 江苏欧瑞达新材料科技有限公司

  • 陶世智能科技(深圳)有限公司

  • 深圳大象安泰科技有限公司

二、报名方式


报名方式一:

加微信并发名片报名

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艾果果:133 1291 7301(同微信)

邮箱ab008@aibang.com

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演讲/赞助联系
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报名方式二:

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作者 ab, 808