人形机器人传感器:两大关键赛道,布局龙头梳理

翰棋说财经 2024-09-25 21:08:46

9月24日,腾讯Robotics X实验室展示机器人技术的最新成果,正式发布了第五代机器人——“小五”(The Five)。这款机器人融合了四腿轮足复合设计、覆盖广泛区域的触觉皮肤、多指灵巧手,以及确保安全的人机物理交互能力。在演示中,“小五”成功地在养老院环境中执行了诸如为老人取送快递、辅助老人起床等多项任务,展现了实际应用潜力。

腾讯第五代机器人——“小五”(The Five):

资料来源:腾讯

在机器人技术的演进中,“硬件先行”已成为趋势,其中传感器领域值得重点关注。传感器涵盖了内部传感器,如位置、角度传感器,以及外部传感器,如物体识别、接近觉、距离、听觉、触觉和力觉传感器等。

对于人形机器人而言,其核心传感器配置包括编码器、与灵巧手协同工作的触觉传感器、力和力矩传感器、以及视觉传感器。

在2024年世界机器人大会上,部分领先的人形机器人如宇树科技的G1、优必选的Walker系列、帕西尼的Tora one、星动纪元的STAR 1都展示了传感器相关配置。其中编码器、扭矩传感器和视觉传感器已成为人形机器人的标准配置,六维力矩传感器和触觉传感器作为可选的高级配置出现。此外,特斯拉的人形机器人Optimus关节部分使用了扭矩传感器和拉力传感器,手腕和脚腕关节则配备了六维力传感器,手指则集成了触觉传感器。

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力矩传感器

力矩传感器,亦称扭矩传感器,主要应用于机械臂力度感知,能有效监测旋转及非旋转机械部件上的扭转力矩,将扭力的物理变动精准转换为电信号,具有高精度、快速响应、高度可靠及长久耐用的特性。

作为机械臂的关键部分,力矩传感器能够实时提供力与力矩的数据,使机械臂能够感知操作对象的力学状态,进而助力其执行精细且智能化的作业任务。

Optimus手腕和脚腕关节使用六维力传感器:

在人形机器人领域,为实现更高的柔顺控制,手腕与脚踝部位会采用先进的六维力矩传感器,而其他身体关节则更倾向于应用单维的关节扭矩传感器。

当前六维力矩传感器的主要应用领域集中在机器人及医疗行业,未来人形机器人的发展加速六维力矩传感器的应用。

中国六维力传感器厂商梯队分布:

资料来源:MIR 睿工业

编码器

编码器是一种高精度的测量装置,因高昂的价值而在市场中占据重要地位。编码器在成本控制、机械装配与校准流程、以及适用环境等方面面临技术挑战。

作为能够精确测量电机位置与角度的传感器,编码器是人形机器人实现精确伺服控制的关键组件。随着伺服控制性能的不断提升,对编码器的精度要求也日益严格。

编码器主要分为光学编码器和磁性编码器两大类,其中光学编码器以其更高的精度而价格更为昂贵。

在编码器市场中,全球编码器行业呈现出较高的集中度,外资企业占据主导地位,以日本的多摩川和欧洲的海德汉为代表的海外厂商引领市场,合计占有率约为42%。我国本土的优秀供应商如禹衡光学(奥普光电控股子公司)、长春汇通(汇川技术控股子公司)以及宜科电子等正加速国产替代。

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