人形机器人感知硬件专题研究：人形机器人的五类感官和硬件支撑.pdf
- 上传者：y****
- 时间：2023/08/16
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人形机器人感知硬件专题研究：人形机器人的五类感官和硬件支撑。人形机器人受多因素影响而加速发展，具身智能浪潮下感知能力愈发重要，软 件提速的同时硬件支撑也十分关键，且感知硬件成本占比也十分可观。特斯拉 公司等机器人快速迭代，国内外厂商加速布局，人形机器人快速迭代。具身智能 是具有身体体验的智能，人工智能下一个浪潮很可能被具身智能所引领；具身智 能由感知、想象和执行三个基础模块构成，感知是具身智能的基础。AI 的发展 引入了多模态大模型，为感知能力的构建和发展提供了充足的软件基础；而人形 机器人不断智能化则需要感知硬件的持续支撑，控制和执行中需要不断感知提供 实时反馈。我们以特斯拉 Optimus 为例进行硬件 BOM 分拆成本测算，认为 2 万美元的降本目标实现可期，感知硬件成本是人形机器人运动控制零部件外的最 主要环节。
人形机器人的感知环节主要可以分为交互控制、视觉传感、力控传感、位移姿 态传感及运动控制传感，通过与人类感官类比来梳理相关硬件环节：
1）交互控制环节类比人类的“大脑”，一般由主控、协调和分布控制构成，硬 件涉及主控芯片、协调控制器、分布式驱动控制器等，SoC、MCU、FPGA 等 芯片厂商、智能控制器及可编程逻辑控制器厂商有望受益。
2）视觉传感环节类比人类的“眼睛”，3D 机器视觉为人形机器人视觉传感主要 方案，具体方法以多目视觉和 iToF 为主，国产厂商有望加速国产替代。
3）力控传感环节类比人类的“触觉”，力矩传感器为目前的主要方案，六维力 传感器将会使机器人关节具备全方位的力感知能力，人形机器人的发展也会推动 六维力传感器放量降本；此外，柔性电子皮肤或为人形机器人触觉的终极解决方 案，目前已取得初步进展。
4）位移姿态传感类比人类的“小脑”，负责人形机器人姿态稳定，主要使用惯 性测量单元 IMU 来实现，IMU 由陀螺仪和加速度计构成，已普遍采用 MEMS 方 案，人形机器人对 IMU 精度有一定的要求，MEMS 芯片研发能力十分重要。
5）运动控制传感类比人类的“末梢神经”，主要通过关节和灵巧手伺服系统中 的编码器来实现，磁编码器因其结构特性，更受机器人厂商青睐。
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