在第四次工業(yè)革命浪潮中,具身智能與人形機器人技術(shù)正成為全球科技競爭的戰(zhàn)略高地。據(jù)國際機器人聯(lián)合會(IFR)預(yù)測,2024年全球服務(wù)機器人市場營收預(yù)計將達到461.1億美元,其中服務(wù)機器人將占據(jù)市場主導(dǎo)地位,市場規(guī)模將達到362億美元。多家投行和智庫機構(gòu)預(yù)測,2035年全球人形機器人產(chǎn)業(yè)將達到萬億級。
在這場技術(shù)變革中,傳感器技術(shù)作為機器智能的感知基石,正經(jīng)歷著從單一參數(shù)檢測到多維感知融合的范式轉(zhuǎn)變,推動著機器人產(chǎn)業(yè)從工業(yè)自動化向擬人化智能的跨越式發(fā)展。
具身智能浪潮下的傳感器技術(shù)躍遷
近年來,全球科技巨頭的戰(zhàn)略布局已經(jīng)揭示了行業(yè)發(fā)展趨勢:特斯拉Optimus、波士頓動力Atlas、優(yōu)必選Walker系列等標(biāo)志性產(chǎn)品的迭代,標(biāo)志著人形機器人技術(shù)正從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。這一進程背后,是傳感器技術(shù)從傳統(tǒng)工業(yè)場景向生物擬態(tài)感知體系的全面升級。
具身智能機器人與傳統(tǒng)機器人的核心差異在于其感知能力。傳統(tǒng)機器人主要依賴預(yù)設(shè)程序執(zhí)行任務(wù),缺乏對外界環(huán)境的實時感知與交互能力。而具身智能機器人則借助先進的傳感器技術(shù),擁有了類似人類的“感知器官”,從而能夠更自然地與環(huán)境進行互動。
一個人形機器人要實現(xiàn)復(fù)雜的動作與交互功能,需要多種傳感器的協(xié)同工作。例如,為了維持平衡,機器人需內(nèi)置慣性測量單元(IMU);為了感知物體的形狀、硬度等信息,機器人需配備柔性觸覺傳感器;而為了精準抓取和搬運物體,六維力傳感器則至關(guān)重要。這些傳感器共同構(gòu)成了機器人的“感知網(wǎng)絡(luò)”,使其能夠?qū)崟r獲取外界信息并作出相應(yīng)調(diào)整。
柔性觸覺傳感器:機器人的“電子皮膚”
柔性觸覺傳感器是具身智能機器人感知外界環(huán)境的關(guān)鍵組件之一。據(jù)了解,柔性觸覺傳感器的國外廠商居多,國內(nèi)廠商近年來也表現(xiàn)不俗,如漢威科技集團,是國內(nèi)最早涉足柔性觸覺傳感器的企業(yè)之一,自主研發(fā)生產(chǎn)實力達國內(nèi)前沿、國際先進水平。據(jù)漢威科技消息,其于2024年參與了國內(nèi)首個柔性電子行業(yè)標(biāo)準的起草和制定,填補了行業(yè)空白,促進了行業(yè)的規(guī)范發(fā)展。
漢威科技的柔性觸覺傳感器采用先進的微納加工技術(shù),以柔性材料為基底,集成了眾多傳感點,能夠采集壓力、溫度等多種信號。這些傳感器不僅超薄(厚度小于0.3mm)、超柔韌(可反復(fù)彎曲100萬次仍保持良好性能),而且具有高靈敏度(能夠精準檢測羽毛輕拂的力度)和高分辨率(可集成100個傳感點/cm2)。在人形機器人的應(yīng)用中,柔性觸覺傳感器被整合到機器人的靈巧手上,成為其執(zhí)行復(fù)雜、精細動作的重要感知基礎(chǔ)。例如,當(dāng)機器人需要抓取易碎物品時,柔性觸覺傳感器能夠?qū)崟r感知物品的形狀、硬度及抓取力度,從而確保動作的精準與安全。
慣性測量單元:機器人的“平衡衛(wèi)士”
慣性測量單元(IMU)是人形機器人不可或缺的傳感器之一。它結(jié)合了陀螺儀和加速度傳感器,能夠?qū)崟r感知機器人的傾斜、旋轉(zhuǎn)角度變化以及加、減速速度變化等信息。漢威科技集團自主研發(fā)的高精度MEMS慣性測量單元,基于MEMS制造工藝與SIP系統(tǒng)級封裝技術(shù),具有精度高、響應(yīng)快、可靠性強等優(yōu)點。當(dāng)機器人遇到不平坦路面或受到外力沖擊時,IMU能夠迅速感知這些變化并與控制系統(tǒng)聯(lián)動,調(diào)整機器人姿態(tài)以保持平衡。此外,IMU還可與其他傳感器如視覺傳感器、激光雷達等配合使用,實現(xiàn)機器人的定位導(dǎo)航、環(huán)境感知與理解等功能。
六維力傳感器:機器人的“力量感知器”
除了柔性觸覺傳感器和慣性測量單元外,六維力傳感器也是人形機器人不可或缺的重要部件。它能夠同時測量三個方向的力和三個方向的力矩,從而實現(xiàn)對物體精準抓取和搬運的控制。
在人形機器人的應(yīng)用中,六維力傳感器被安裝在機器人的關(guān)節(jié)處或靈巧手上。當(dāng)機器人需要抓取一個物體時,六維力傳感器能夠?qū)崟r感知到物體的重量、形狀以及抓取過程中的力變化,從而確保機器人能夠平穩(wěn)、準確地完成抓取任務(wù)。
這場由傳感器技術(shù)驅(qū)動的觸覺革命,正在重塑人機交互的底層邏輯。當(dāng)機器能夠感知羽毛拂過的細微力度,辨別不同材質(zhì)的紋理特征,甚至實現(xiàn)握手時的力度自適應(yīng),人類對智能機器的認知邊界將被徹底打破。在這輪產(chǎn)業(yè)變革中,像漢威科技這樣兼具技術(shù)創(chuàng)新能力和批量化制造的企業(yè),或?qū)⒍x下一代人形機器人的感知標(biāo)準,推動智能科技向更高維度的生命感知領(lǐng)域不斷演進。
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