機(jī)器人傳感器行業(yè)現(xiàn)狀與展望

來源：獨角獸智庫

編輯：感知芯視界 Link

一、綜述

人形機(jī)器人中常用的傳感器種類和用量，包括視覺類傳感器、麥克風(fēng)陣列、觸覺類傳感器、溫度傳感器等。同時還討論了不同傳感器的作用和組合方式，以及在機(jī)器人內(nèi)部的布置和測試。根據(jù)對話片段，人形機(jī)器人的成本主要由傳感器、力控和關(guān)節(jié)等部分構(gòu)成。

目前傳感器成本占比最大，力控和關(guān)節(jié)成本也較高。隨著規(guī)?；?、量產(chǎn)化和國產(chǎn)化的推進(jìn)，傳感器、力控和關(guān)節(jié)等部分的成本有望降低。然而，降本空間也受到技術(shù)挑戰(zhàn)和物料成本的限制。國內(nèi)傳感器在精度和壽命上與國外傳感器存在較大差距。為了滿足人形機(jī)器人的要求，傳感器的精度可以通過算法和軟件處理提高至1%，但會犧牲控制速度。

特斯拉最新視頻展示了其視覺傳感器的超預(yù)期表現(xiàn)，包括軟件系統(tǒng)處理和動平衡方面。國內(nèi)機(jī)器人在視覺和力控方面與特斯拉存在差距，投入不足。國內(nèi)視覺傳感器供應(yīng)商的情況和價格因素的考慮。國內(nèi)廠商在抗干擾方面的差異性時，指出視覺模組需要加算法改進(jìn)以解決問題。本對話片段討論了視覺技術(shù)中2D和3D路線的差異。2D視覺通過將圖片還原為3D，但其算法難度高且容易出錯。與之相比，3D視覺更簡單，通過提取每個像素點的深度信息可以生成3D影像。然而，3D視覺的硬件成本較高。

二、詳細(xì)介紹

1.人形機(jī)器人傳感器種類和用量概述

人形機(jī)器人中常用的傳感器種類和用量，包括視覺類傳感器、麥克風(fēng)陣列、觸覺類傳感器、溫度傳感器等。同時還討論了不同傳感器的作用和組合方式，以及在機(jī)器人內(nèi)部的布置和測試。

2.人形機(jī)器人成本及降本潛力分析

人形機(jī)器人的成本主要由傳感器、力控和關(guān)節(jié)等部分構(gòu)成。目前傳感器成本占比最大，力控和關(guān)節(jié)成本也較高。隨著規(guī)?；?、量產(chǎn)化和國產(chǎn)化的推進(jìn)，傳感器、力控和關(guān)節(jié)等部分的成本有望降低。其中，六維力傳感器和關(guān)節(jié)的控制是降本的重點，國產(chǎn)化方案的成功將有望使成本降至千元左右。然而，降本空間也受到技術(shù)挑戰(zhàn)和物料成本的限制。

3.國產(chǎn)傳感器在人形機(jī)器人領(lǐng)域的差距

國產(chǎn)傳感器在精度和壽命上與國外傳感器存在較大差距。目前國內(nèi)傳感器在精度上為2%到2.5%，而國外傳感器可以達(dá)到1%以下。同時，國內(nèi)傳感器的壽命未給出具體數(shù)值，與國外存在明顯差距。此外，國內(nèi)機(jī)器人項目在評估傳感器壽命方面尚未重視，導(dǎo)致成本上升。為了滿足人形機(jī)器人的要求，傳感器的精度可以通過算法和軟件處理提高至1%，但會犧牲控制速度。

4.力控傳感器在機(jī)器人中的應(yīng)用

力控傳感器在機(jī)器人中的關(guān)鍵性以及如何提高機(jī)器人的壽命和性能。通過對比國外傳感器的壽命，說明了力控傳感器可以大幅提高機(jī)器人關(guān)節(jié)的壽命。同時，提出了增加傳感器重量、強(qiáng)度和降低精度來提高壽命的改進(jìn)方法。最后，還引用了波士頓機(jī)器人的力控精度作為參考，說明了力控傳感器在實現(xiàn)復(fù)雜動作方面的重要性。

5.國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)鏈短板及核心部件問題

國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)鏈上的短板主要在核心元件和葉面片的靈敏度、電阻值等方面。國內(nèi)企業(yè)在設(shè)計、工藝和硬件選項上與國外存在差距。目前國內(nèi)六維力公司的產(chǎn)品主要適用于中等量程，無法滿足特別小和特別大的需求。南寧雨笠公司在力控傳感器領(lǐng)域經(jīng)驗豐富，出貨量較大，其他企業(yè)大致處于同一水平。另外，米粒傳感器公司在一維力傳感器方面做得較好，但內(nèi)控精度仍有差距。

6.六維力傳感器的成本與價格問題

六維力傳感器的成本和價格問題。廠家將傳感器價格標(biāo)到2000元，但批量生產(chǎn)難以實現(xiàn)。傳統(tǒng)方案的成本很難降低，而國內(nèi)制作工藝的成品率較低，導(dǎo)致出廠成本高。討論了使用國產(chǎn)晶片和頁面片的可能性，但也面臨著挑戰(zhàn)，如精度不夠高。目前國內(nèi)公司正在努力降低傳感器的成本，但還需克服一些挑戰(zhàn)。

7.特斯拉機(jī)器人視覺傳感器應(yīng)用超預(yù)期

特斯拉最新視頻展示了其視覺傳感器的超預(yù)期表現(xiàn)，包括軟件系統(tǒng)處理和動平衡方面。特斯拉使用的2D視覺傳感器成本較低，力控水平約為1%。其算法場景聯(lián)動較好，但難度較波士頓運動控制低。特斯拉的視覺傳感器應(yīng)用在機(jī)器人領(lǐng)域尚屬領(lǐng)先，但成功率不能保證。國內(nèi)機(jī)器人在視覺和力控方面與特斯拉存在差距，投入不足。

8.視覺傳感器供應(yīng)商選擇及其與英特爾的差距

視覺傳感器在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用及其供應(yīng)商選擇。主要提到了英特爾和奧比中光作為主供應(yīng)商和備選供應(yīng)商的情況。討論了英特爾視覺傳感器性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點，以及奧比中光在算法工程師使用中的一些差異。此外，還提到了機(jī)器人視覺傳感器在不同位置的應(yīng)用需求，以及英特爾提供的頭部和手部視覺傳感器的便利性。最后，提到了國內(nèi)視覺傳感器供應(yīng)商的情況和價格因素的考慮。

9.國產(chǎn)視覺算法提升與抗干擾問題

國內(nèi)廠商在抗干擾方面的差異性時，指出視覺模組需要加算法改進(jìn)以解決問題。同時指出國產(chǎn)視覺模組的分辨率相對較低，價格也存在差異。另外，針對行星減速器是否需要力傳感器的問題，解釋了諧波減速機(jī)與行程減速機(jī)的優(yōu)劣，并強(qiáng)調(diào)了對于機(jī)器人關(guān)節(jié)的運動精度要求較高，需要使用利空扭矩傳感器進(jìn)行精確控制。

10.視覺技術(shù)中的2D和3D路線差異

視覺技術(shù)中2D和3D路線的差異：2D視覺通過將圖片還原為3D，但其算法難度高且容易出錯。與之相比，3D視覺更簡單，通過提取每個像素點的深度信息可以生成3D影像。然而，3D視覺的硬件成本較高。特斯拉使用被動雙目視覺技術(shù)復(fù)現(xiàn)人的功能，而國內(nèi)一般使用3D視覺。未來，國內(nèi)公司可能會傾向于開發(fā)更簡單且成本更低的2D視覺方案，但目前難度較大且誤差較大，很少有公司選擇做2D視覺。

11.電子皮膚商業(yè)問題和技術(shù)難點

電子皮膚商業(yè)化方面的問題以及觸覺和溫度分布兩個主要難題。目前觸覺傳感器市場較小且不成熟，精度低，壽命短。國內(nèi)僅有少數(shù)幾家公司從事觸覺傳感器的研發(fā)，存在產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和批量化生產(chǎn)的問題。此外，電子皮膚的性能和工藝也需要進(jìn)一步提升。

三、Q&A

請專家介紹人形機(jī)器人中傳感器的用量和種類的情況。請介紹人形機(jī)器人身體周邊的傳感器種類和功能。

視覺類的傳感器包括2D視覺和3D視覺，3D視覺分為激光雷達(dá)和中的相機(jī)。頭部會放麥克風(fēng)和非接觸式的測溫傳感器，機(jī)器人身體周邊還會放接近感知的測量機(jī)，常用的傳感器包括光電開關(guān)和壓力薄膜。包括接近感知的測量機(jī)和超聲波雷達(dá)，超聲波雷達(dá)是給top類型的激光位移傳感器做補(bǔ)盲的。當(dāng)接近覺感知已經(jīng)失效的時候，還會用碰撞傳感器去感知碰撞。

IMU的主要作用是什么？MU在機(jī)器人內(nèi)部的作用是什么？機(jī)器人傳感器在整個機(jī)器人中的作用是什么？

IMU可以用來檢測機(jī)器人的姿態(tài)，最關(guān)鍵的用途是用來檢測機(jī)器人的姿態(tài)。MU可以用來檢測機(jī)器人相對地面的姿態(tài)，對算法的要求都很高，但精度也不太夠。機(jī)器人傳感器是整個機(jī)器人的重要組成部分，包括用來做里程計、里程計和姿態(tài)檢測等功能。

一般情況下，一臺人形機(jī)器人需要用到多少個力控傳感器？

力控傳感器，其中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)至少要用到12個左右。

不同的機(jī)器人方案中，傳感器成本的占比會有多大的差異？

并不固定，但通常在70萬左右，其中力控傳感器的成本最大。

其他類的傳感器成本分母包括哪些？

視覺類傳感器成本在1萬塊錢左右，溫度傳感器和紅外傳感器價格較貴。

國產(chǎn)化后傳感器成本降低主要體現(xiàn)在哪些方面？

關(guān)節(jié)力控扭矩傳感器的降本空間較大，可能能降到四五百以下，但挑戰(zhàn)度與六維力傳感器相似。

未來傳感器降本潛力如何？

主要取決于六維力和關(guān)節(jié)的控制，降本空間很大，但技術(shù)上也存在挑戰(zhàn)。如果國產(chǎn)方案成功，國產(chǎn)傳感器可能能降到1000塊錢以下。

六維力傳感器的物料成本主要在哪些方面？

六維力傳感器物料成本主要在硬面片成本、彈性體加工成本和人工測試成本等方面，國內(nèi)有公司正在規(guī)?；慨a(chǎn)。如果國產(chǎn)方案成功，六維力傳感器可能能降到1000塊錢以下。

目前國內(nèi)人形機(jī)器人使用的傳感器有哪些不足之處？

與國外傳感器相比，國內(nèi)傳感器在絕對精度上存在差距，進(jìn)度在2%到2.5%之間。

國內(nèi)六維力傳感器在規(guī)格書上是否寫壽命？國外六維力傳感器的壽命有多少？

國內(nèi)的六維力傳感器的規(guī)格書中通常不寫壽命，只是提供承諾的量程、精度和最大測試次數(shù)。通常是3000萬次，高于國內(nèi)的壽命。這可能與加工精度、工藝等方面有關(guān)。

國內(nèi)在機(jī)器人傳感器精度和壽命上的差距有多大？

主要在于壽命方面，精度差距并不明顯。

國內(nèi)機(jī)器人傳感器的精度要求是多少？機(jī)器人傳感器的壽命要求是多少？

在力控傳感器方面，精度并不是一個特別死的規(guī)定，可以通過調(diào)節(jié)來提高精度。受到多種因素的影響，比如控制方法、量程占比、力傳感器的使用等。如果采用國外的傳感器，壽命可以提高到大幾千萬次；而國內(nèi)的傳感器可能只有幾百萬次。

國外傳感器的壽命比國內(nèi)的好嗎？

如果控制方法得當(dāng)，國內(nèi)的傳感器也可以達(dá)到大幾千萬次的壽命。

國內(nèi)傳感器在壽命方面存在哪些問題？

主要是性能不好就不可以用，有很多改進(jìn)的方法。

國內(nèi)傳感器在力控方面的精度有多少？

主要是指六維力和關(guān)節(jié)里面的力控制，力控傳感器的精度是1%，這樣就能達(dá)到和國外同等的力控水平。

國內(nèi)傳感器在核心元件和零部件方面的短板在哪里？國內(nèi)傳感器在粘貼硬件片時存在哪些工藝和材料上的問題？

主要是核心元件和零部件的精度和電阻值不足，靈敏度和功耗較高，還有工藝方面的差異。粘貼硬件片的工藝和材料上存在一些問題，比如粘貼膠時的工藝和膠刷的平整度，還有在刷膠時氣泡和瑕疵等。這些都會影響設(shè)備的長期壽命。

國內(nèi)六維力和力控傳感器在特別小和特別大的療程時有什么問題？

工藝和硬件片的選項都存在問題，尤其是特別小和特別大的療程時，國內(nèi)的公司都做不了。國外公司像ATI則具備全系列的力控傳感器，能夠滿足各種療程的需求。

顆粒傳感器的市場占有率如何？

顆粒傳感器主要做E維力和一維扭矩傳感器，出貨量不大，其中他們的力控扭矩、力為力等產(chǎn)品誤差還比較大，起步比較晚。

2000元價格的六維力傳感器可能性如何？

傳感器價格難以下降，使用國外方案難以做到成本下降，同時成品率也很低，出廠成本也很高。

特斯拉視頻中傳感器價值量有多少？特斯拉視頻中傳感器應(yīng)用有哪些方面超預(yù)期？

視覺傳感器成本便宜，利控程度一般，平衡算法做得比較好，難度不高，成功率并不太高。視頻成功率并不高，不好說是否超預(yù)期。在機(jī)器人研發(fā)過程中，想保證每次都成功是有難度的。

國內(nèi)機(jī)器人在傳感器應(yīng)用上的投入狀態(tài)如何？

都在等待特斯拉成功，投入不足，大家都是跟隨狀態(tài)或?qū)嶒炇揖S持狀態(tài)，沒有大力投入去做這個。

視覺傳感器這塊未來整機(jī)廠商是自己去做，還是去采購?fù)甑谌降倪@些3D相機(jī)去做這些？

一般都選擇英特爾的產(chǎn)品，因為它的各方面性能展示都不錯，包括抗紅外干擾、陽光干擾等，價格也能接受。如果有特別定制化的場景，才會考慮定制。

國內(nèi)的這些做3D相機(jī)的車跟英特爾差距主要是在哪里？

國內(nèi)的視覺傳感器供應(yīng)商主要是奧比中光，英特爾作為主供應(yīng)商，奧比中光作為備選供應(yīng)商。

英特爾的產(chǎn)品相比奧比中光有什么優(yōu)勢？英特爾的視覺傳感器和奧比中光的視覺傳感器之間需要建立什么樣的坐標(biāo)位變換？國內(nèi)的視覺傳感器供應(yīng)商和英特爾的產(chǎn)品相比有哪些優(yōu)勢和劣勢？

在大量程的范圍增長上更好，算法工程師感覺也更穩(wěn)定，系統(tǒng)更穩(wěn)定。英特爾的系列化，包括大量程小量程的產(chǎn)品，更適合不同的應(yīng)用場景。位置關(guān)系。大量程的視覺傳感器精度大概只有個2%，而手部的視覺傳感器精度會更高，可以到達(dá)毫米級別的精度。相比英特爾，國內(nèi)的視覺傳感器供應(yīng)商的產(chǎn)品可能會有更多的劣勢，如抗干擾方面，更多的需要加入算法。但也有機(jī)會在未來完善。但是如果完善了，價格可能會上升，與英特爾相當(dāng)。

視覺算法是否需要提高？

視覺算法需要在精度和分辨率上提高，價格上也有差別。

行星減速器是否需要力傳感器？

看進(jìn)度要求，諧波減速器需要力傳感器，力控精度要達(dá)到5%到2%的量級。

2D視覺和3D視覺的差異？

難度大，需要算法和高精度的硬件，國內(nèi)市場占有率低。

國內(nèi)一般用哪種視覺技術(shù)？

3D視覺，但硬件成本高，應(yīng)用場景較少，誤差大，容易出現(xiàn)故障。

國內(nèi)是否傾向于使用二維視覺？

未來國內(nèi)公司是否傾向于使用二維視覺需要觀察，因為三維視覺已經(jīng)有一些應(yīng)用場景，成本較低，誤差較小。

電子皮膚目前還有哪些問題？

在解決觸覺和溫度分布問題時還有一些技術(shù)難點未被攻克，如觸覺傳感器的精度問題、市場需求小、缺乏批量化生產(chǎn)經(jīng)驗和設(shè)備材料問題。

觸覺傳感器在機(jī)器人中的應(yīng)用如何？觸覺傳感器在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在哪些問題？

較少，主要應(yīng)用于手機(jī)、汽車等觸屏領(lǐng)域。觸覺傳感器的精度問題是最大的問題。問題是市場需求小，生產(chǎn)經(jīng)驗不足，批量化生產(chǎn)困難，缺乏產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。同時，產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中的工藝、設(shè)備和材料也存在問題，需要長期穩(wěn)定的驗證。

傳感器的性能和壽命如何？機(jī)器人使用的觸覺傳感器壽命如何？傳感器的精度和壽命如何？傳感器的觸覺壽命有多長？傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用問題是什么？觸覺傳感器的使用量級是多少？如何使用觸覺傳感器？觸覺傳感器的性能問題有哪些？觸覺傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域是什么？觸覺傳感器的應(yīng)用限制是什么？

不好，壽命不長，觸覺壽命百萬次左右。很快會用完，觸覺壽命不長。精度不高，壽命不長。百萬次左右。壽命不長，很快會用完。量級是百萬次左右?？梢哉硐匏俚热蝿?wù)。性能不好，精度不高，壽命不長?？梢杂糜跈C(jī)器人手上。應(yīng)用于機(jī)器人手上，觸覺壽命很快會用完。