人形机器人核心零部件：传感器
人形机器人需要具备人机交互、环境感知和运动控制三大核心能力，而传感器是实现这些能力的关键环节，包括内部传感器和外部传感器。
- 内部传感器：用于检测机器人自身状态，如位置、角度、速度和力矩等，常见类型包括陀螺仪、IMU和力传感器等。
- 外部传感器：用于获取外界信息，如视觉传感器、红外传感器和接触传感器等。
力传感器
- 作用：测量外界压力、力、扭矩等物理量，并将其转化为电信号，用于机器人动作的精准控制和调整。
- 分类：
- 一维传感器：测量一个方向上的力。
- 三维传感器：测量笛卡尔坐标系的三个坐标轴方向上的力。
- 六维传感器：测量三个坐标轴方向上的力和三个方向坐标轴旋转的力矩，结构最为复杂，适用于手腕、脚踝等对柔顺性和自由度要求更高的部位。
- 类型：
- 电阻应变式：利用电阻应变片将物体受力的变形产生的应变转化为电阻的变化，技术成熟，成本较低，但生产工业复杂。
- 压电式：具有高灵敏度和高分辨率，但电路复杂，信号漂移问题突出。
- 电容式：灵敏度高，响应速度快，可阵列化集成，但易受周围导电物体干扰。
- 光学式：可靠性强，测量范围广，但对测试环境要求较高，且刚性偏移问题尚未解决。
- 市场规模：2023年市场规模约为2.5亿元，预计2030年将达到143亿元。
- 竞争格局：市场集中度较高，70%的市场份额被外资厂商占据，国产厂商如鱼利仪器、坤威科技和冷点触控等占据部分市场份额，未来有较大追赶空间。
触觉传感器（电子皮肤）
- 作用：模拟人体皮肤的触觉功能，感知接触物体的形状、压力、温度等信息。
- 分类：
- 电阻式：测量电阻值，结构简单，动态范围大，成本低，但易受温度干扰。
- 电容式：测量电容值，灵敏度高，响应速度快，可阵列化集成，但易受周围导电物体干扰。
- 压电式：测量电荷，灵敏度高，响应速度快，对高频响应有独特优势，但无法测量静态力，且受温度影响较大。
- 结构：包括基底层、导电层和传感层。
- 材料：
- 基底层材料：薄膜类、橡胶类和纤维类，分别具有不同的柔韧性、拉伸性能和透气性等特点。
- 导电层材料：金属、无机碳和导电聚合物，分别具有不同的导电性能和成本特点。
- 传感层材料：压电材料和摩擦电材料，分别具有不同的电输出性能和能量转化效率。
- 市场规模：全球市场规模前五大厂商占据近60%的市场份额，国内厂商如卡西尼、纽迪瑞和泰森等在机器人、汽车等领域有所应用。
- 竞争格局：市场集中度较高，外资厂商占据主导地位，国内厂商如汉威科技、顺灏科技等逐渐崛起，未来有较大发展空间。
视觉传感器
- 作用：模拟人类的眼睛，用于机器人的视觉识别和判断。
- 分类：
- 2D视觉：获取平面图像，应用场景相对简单。
- 3D视觉：获取更全面的物体信息，实现精准定位，应用场景更广泛，如人脸识别、3D建模和复杂结构检测等。
- 技术路线：
- 光学技术：飞行时间法、结构光、双目立体识别、立体视觉、雷达和激光扫描等。
- 非光学技术：主要指超声波技术。
- 应用：人形机器人中主流方案为3D视觉，主要技术路线包括纯视觉方案、激光雷达和深度相机融合方案以及多传感器融合方案等。
- 市场规模：2019年市场规模约为50亿美元，预计2025年将达到150亿美元，复合增速约为20%。
- 竞争格局：海外厂商如苹果、微软和英特尔等占据主导地位，国内厂商如华为、锐新威和奥比中光等逐渐崛起，未来有较大发展空间。
