机械设备行业专题研究:机器人硬件拆解二:视觉与力控.pdf

传感器是机器人重要组成部分,价值量或仅次于关节模组。根据YOLE数据,2015-2021年无人机及机器人传感器市场从3.51亿美元增长至7.09亿美元,复合增长率高达12.4%,其中光学传感器占比达74%。传感器市场高增长率表明机器人对于传感器有强烈需求。机器人传感器可以分为内部传感器和外部传感器,其中内部传感器主要用于测量机器人自身状态,以实现独立行走、动态平衡、一般肢体动作等;外部传感器模仿人类感官,包括视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉、接近觉等传感器。通常来说,关节模组是人形机器人价值量占比最高的环节,占比一般在40%以上,我们通过梳理人形机器人传感器的可能应用位置与数量,推测人形机器人传感器价值量占比或仅次于关节模组。

视觉:机器人视觉的要点在于移动场景、精细描绘和高集成度。机器人自

主导航与汽车自动驾驶技术系出同源,其中机器人视觉受限于内部空间,需具有更高集成度。机器人自主导航与汽车自动驾驶共同的三大关键技术为环境感知、规划决策与执行控制,自动驾驶和机器人主要通过传感器来获取周围环境信息。常用的视觉和环境感知传感器为摄像头、雷达(毫米波、激光、超声波等)、红外传感器、GPS、IMU等。马斯克在股东日表示,特斯拉已经打通了FSD和机器人的底层模块,实现了一定程度的算法复用。FSD算法利用传感器数据进行环境感知,这些传感器也可以帮助机器人感知周围环境,识别物体、人和障碍物等。

力控:多维力矩/力传感是目前最优解,电子皮肤或为触觉终极方案。目

前机器人力控方案大致有3类,分别为电流环力控、多维力矩/力传感器力控、被动力控(弹性体),其中多维力矩/力传感器力控是当前力控的最佳方案,其硬件包括关节部位的单轴力矩传感器和机器人执行器末端的6轴力传感器。同时,机器人若要模拟人体的触觉,以及实现人体皮肤对温度、湿度等外界物理量的感知,则电子皮肤可能是最佳路径之一。电子皮肤需要集成各类传感器和集成电路,并使用柔性的材料制作,壁垒较高,目前尚未在机器人领域大量应用。但从泛用性与仿生性角度,我们认为电子皮肤或是机器人触觉的终极方案。

传感器“加码”智能机器人,建议关注具备机器人应用潜力的国产标的。

1)柯力传感:国内传感器领军企业,加速迈向物联网综合供应商。2)汉威科技:子公司能斯达开发的柔性微纳传感器已在智能机器人领域得到应用,该技术与电子皮肤兼容。3)奥比中光:3D视觉平台型公司,有望充分受益于机器人视觉应用场景落地。

传感器:传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。智能传感器集传感单元、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等于一体,具有信息采集、信息处理、信息交换、信息存储等功能。按照外界输入的信号变换为电信号采用的效应,可将传感器分为物理量传感器、化学量传感器和生物型传感器三大类,按照“工作原理+应用领域”的分类依据具体展开,可分为压力传感器、惯性传感器、磁传感器、光学传感器等。

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