人形機器人傳感器發(fā)展建議與對策研究

摘 要：人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后又一顛覆性、劃時代的科技產品，發(fā)展?jié)摿Υ?，應用前景廣。智能傳感器作為人形機器人感知系統(tǒng)的核心組件，是實現(xiàn)人形機器人智能感知和自主操作的關鍵，也是邁向自主化、智能化的基礎。高質量發(fā)展人形機器人智能傳感器，有助于賦能人形機器人產業(yè)高質量發(fā)展和培育發(fā)展新質生產力，推進新型工業(yè)化。

關鍵詞：人形機器人；智能傳感器；六維力傳感器；電子皮膚

傳感器技術作為現(xiàn)代信息技術的關鍵技術，是人工智能硬件設施的“神經元”，也是物聯(lián)網最重要的“元器件”之一，是工業(yè)互聯(lián)網、智能制造、人形機器人等未來產業(yè)的基石。率先布局發(fā)展人形機器人智能傳感器新賽道，有助于促進人形機器人產業(yè)的高質量發(fā)展，推進新型工業(yè)化進程，培育和壯大新質生產力。

一、人形機器人產業(yè)及傳感器介紹

（一）人形機器人產業(yè)介紹

人形機器人集成了人工智能、高端制造、新材料等先前沿技術，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的又一顛覆性、劃時代的創(chuàng)新產品，發(fā)展?jié)摿Υ?，應用前景廣，將深刻改變人類生產生活方式，重塑全球產業(yè)發(fā)展格局，是當前科技領域最具潛力和前景的產業(yè)之一。據(jù)市場調查預測，到2030年，全球人形機器人出貨量將突破100萬臺。因此，推動人形機器人產業(yè)高質量發(fā)展，不僅有助于推動多學科技術的協(xié)同進步，還將引領制造業(yè)與服務業(yè)高質量發(fā)展，培育形成新質生產力，高水平賦能新型工業(yè)化，為現(xiàn)代化產業(yè)體系建設提供有力支撐，對于推動我國經濟的高質量、可持續(xù)發(fā)展具有深遠的戰(zhàn)略意義。

人形機器人是機械設計、運動控制、人工智能等領域技術的綜合體現(xiàn)，其核心由傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅動與傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構組成。傳感系統(tǒng)對應人類的感受器官，負責感知外界環(huán)境并反饋內外部各類信息；控制系統(tǒng)則根據(jù)傳感反饋和預設的控制算法來控制和調節(jié)機器人的行為和動作，控制器是其核心部分；驅動系統(tǒng)通過各關節(jié)的傳動裝置實現(xiàn)人形機器人運動的功能；執(zhí)行系統(tǒng)主要包括關節(jié)、靈巧手、骨架等結構，其中骨架起到支撐作用，而關節(jié)、靈巧手則對人形機器人的靈活性有著非常重要的影響。

（二）人形機器人傳感器細分市場

人形機器人傳感器主要分布于傳感系統(tǒng)，常見的類型包括視覺、觸覺、聽覺傳感器，嗅覺和味覺傳感器可能在人形機器人特定應用場景中應用。目前，六維力傳感器、激光雷達、柔性電子皮膚、高性能慣性測量單元（IMU）以及力控扭矩傳感器等在該領域具有較高的技術價值和市場潛力。

二、我國人形機器人傳感器發(fā)展現(xiàn)狀

人形機器人作為人工智能、高端制造、新材料等前沿技術應用的新領域和國家確立發(fā)展的未來產業(yè)之一，目前正處于產業(yè)發(fā)展導入期，且呈現(xiàn)出一些特色與亮點。

一是涌現(xiàn)出一批優(yōu)質人形機器人傳感器企業(yè)。在六維力傳感器領域，宇立科技、坤維科技、柯力傳感、海伯森技術等企業(yè)引領創(chuàng)新；激光雷達領域則涌現(xiàn)出禾賽科技、圖達通、速騰科技、大疆覽沃等領軍企業(yè)；在IMU方面，芯動聯(lián)科、華依科技、矽?？萍?、敏芯股份、高華科技等骨干企業(yè)不斷顯現(xiàn)。

二是國內人形機器人本體企業(yè)積極推動國內傳感器應用。以優(yōu)必選人形機器人為例，芯動聯(lián)科成為優(yōu)必選慣性傳感器供應商，奧比中光、舜宇光學成為其視覺感知供應商，宇立儀器、坤維科技成為其一維扭矩傳感器供應商。

三是人形機器人細分領域推出了一批優(yōu)秀產品。以激光雷達產品為例，2023年美國消費電子展上，速騰聚創(chuàng)展示了基于940nm波段的長距離激光雷達產品；禾賽科技也推出了性能卓越的禾賽AT512產品，且市場份額迅速攀升至全球前列。此外，MEMS麥克風產品中，敏芯股份是為數(shù)不多掌握硅MEMS和ASIC晶圓技術并能夠實現(xiàn)批量生產的廠家之一，其生產的MEMS麥克風出貨量居世界前列。

盡管如此，國內人形機器人傳感器企業(yè)在技術水平、市場份額、創(chuàng)新人才等方面仍有待提升。

一是高端領域仍被國外企業(yè)占據(jù)。目前人形機器人傳感器國內企業(yè)雖多有涉獵，但除麥克風、激光雷達等幾種傳感器產品我國企業(yè)的技術能夠達到國際技術水平外，其他高端領域仍被國外企業(yè)占據(jù)。由于與國外廣泛應用的高精度傳感器相比，國內工業(yè)傳感器精度一般較低，因此人形機器人傳感器應用仍主要嵌入工業(yè)產業(yè)鏈，而高端工業(yè)產業(yè)體系仍被歐美日等國家主導（見表1）。

二是大量研發(fā)集中在“學研”端。目前人形機器人傳感器的多數(shù)研發(fā)仍停留在高校和科研院所，以六維力傳感器為例，根據(jù)智慧芽專利數(shù)據(jù)，國內六維力傳感器的大部分授權專利歸屬于高校，前20名六維力傳感器申請人中，16家為高校，3家為研究院所，企業(yè)僅有優(yōu)必選1家。市場主體企業(yè)的自主創(chuàng)新研發(fā)能力有待進一步提升，人形機器人傳感器技術成果轉化存在較大的市場空間，尚未得到充分釋放。

三是人形機器人傳感器生態(tài)有待進一步完善。作為新衍生的傳感器細分產業(yè)，產業(yè)鏈所需的人才、資金等發(fā)展要素尚不成熟，行業(yè)整體在技術創(chuàng)新、人才引進和資本投入等方面仍有較大提升空間。

三、人形機器人傳感器產業(yè)發(fā)展對策

（一）人形機器人傳感器的特點

首先，作為高度依賴下游應用市場、高集成度，涉及眾多學科、產業(yè)環(huán)節(jié)，投入大、產出慢的科技產業(yè)，傳感器及人形機器人傳感器的技術攻關需要凝聚產學研用等多方力量，以及產業(yè)鏈上下游的廣泛協(xié)同。其次，相對于消費級和普通工業(yè)級傳感器，人形機器人傳感器在可靠性、穩(wěn)定性、耐久性、環(huán)境適應性等方面具有更高的要求，同時由于面臨多樣化的場景應用需求，對性能要求提出更高的標準。此外，與普通消費級傳感器相比，人形機器人傳感器在產品資質、生產、流程控制、供應鏈等方面的控制更加嚴格。

（二）發(fā)展對策

為推動人形機器人傳感器產業(yè)發(fā)展，需要多方協(xié)同發(fā)力，從政策支持、技術創(chuàng)新、產業(yè)集聚等多方面系統(tǒng)推進，形成合力，突破技術瓶頸，加速應用落地。

1.優(yōu)化頂層設計，凝聚產業(yè)發(fā)展共識

一是完善政策支撐。將人形機器人傳感器發(fā)展支持政策融入相關產業(yè)規(guī)劃，完善人形機器人傳感器發(fā)展的頂層設計，明確人形機器人傳感器發(fā)展的具體目標、實施路徑和相關保障，建立并規(guī)范人形機器人傳感器的標準等。二是強化智庫支撐。成立國家級人形機器人傳感器發(fā)展專家咨詢委員會、企業(yè)聯(lián)合會，制定人形機器人傳感器技術產業(yè)路線圖，共同參與發(fā)展方向研判、產業(yè)政策制定、重大項目評估等。三是形成產業(yè)合力。凝聚產業(yè)共識，鼓勵全社會產學研用各界專家，積極建言獻策，共享發(fā)展成果。

2.完善協(xié)同創(chuàng)新體系，強化關鍵技術攻關

一是構建先進技術創(chuàng)新體系。支持人形機器人整機企業(yè)牽頭，聯(lián)合產業(yè)鏈上下游骨干企業(yè)、科研院所和高等院校的科研力量和創(chuàng)新資源，構建從基礎前沿技術、共性關鍵技術、核心部件、核心軟件、核心器件、應用工藝及系統(tǒng)解決方案的人形機器人傳感器創(chuàng)新體系，建立市場導向、產業(yè)主導、院所協(xié)作、多元投資、成果共享的創(chuàng)新機制。二是推進關鍵技術攻關。圍繞六維力傳感器、柔性觸覺傳感器、高性能慣性傳感器、激光雷達等關鍵核心傳感器，突破穩(wěn)定可靠的結構設計與制造、智能化信號處理與分析、多信息智能識別與模型分析等關鍵技術，研發(fā)系列化、高性能、低成本、智能化的新型傳感器技術，發(fā)展低成本、規(guī)?；膫鞲衅魃a制造方法，儲備和推動新型傳感器在人形機器人方面的產業(yè)化應用。三是加強科技成果轉化。鼓勵組建人形機器人傳感器產業(yè)技術創(chuàng)新中心，發(fā)揮行業(yè)骨干企業(yè)主導作用、中小企業(yè)協(xié)同配套作用、高?？蒲性核夹g支撐基礎作用、行業(yè)中介組織的保障服務作用，將碎片化的傳感器技術創(chuàng)新能力組織起來，打造“基礎研究-技術創(chuàng)新-產業(yè)化”鏈條的產業(yè)協(xié)同機制，暢通產學研科技成果轉化。

3.培育高精尖科技企業(yè)，打造產業(yè)發(fā)展集群

一是推動學研端技術轉化。推動掌握人形機器人傳感器關鍵技術的高校、研究院所通過自行投資實施轉化、向第三方轉讓科技成果、與第三方共同實施轉化等方式，轉化培育一批人形機器人創(chuàng)新企業(yè)。二是推動傳統(tǒng)傳感器企業(yè)技術升級。鼓勵傳統(tǒng)消費級傳感器、普通工業(yè)級傳感器企業(yè)，研究分析人形機器人傳感器產品性能、生產流程與資質，基于自身傳感器產品，對傳感器的產品資質、生產、流程控制進行完善，不斷提升傳感器產品性能，滿足人形機器人傳感器的要求。三是強化國際龍頭企業(yè)引育。瞄準國際高端智能傳感器前沿科技集聚城市，著力引進ATI、TDK等一批高成長性人形機器人傳感器創(chuàng)新型企業(yè)或產品線，加快構建人形機器人高端智能傳感器企業(yè)矩陣。

4.加強場景試點示范，推進產品應用落地

一是融入區(qū)域協(xié)調發(fā)展。鼓勵粵港澳、京津冀、長三角等區(qū)域下游的人形機器人本體集成廠商、傳感器企業(yè)通過商業(yè)合作、投資入股等方式積極參與上游傳感器研發(fā)與制造。二是創(chuàng)新應用模式。采取“結對攻關”方式，推動上游核心傳感器企業(yè)以人形機器人聯(lián)合體的形式，通過緊密合作打通人形機器人傳感器開發(fā)應用“最后一公里”。三是創(chuàng)新應用推廣方式。組織典型示范應用場景評定和推廣，推進人形機器人傳感器產品入選“首臺套”，并納入應用保險補償范圍，增強產品創(chuàng)新應用能力。發(fā)揮國家產融平臺作用，鼓勵采用融資租賃、產品保險、購買服務等方式推廣先進適用的人形機器人傳感器產品。

5.健全要素資源投入，優(yōu)化產業(yè)發(fā)展生態(tài)

一是強化金融支撐。加強與國家集成電路產業(yè)投資基金等國家基金資源銜接協(xié)同，研究組建人形機器人傳感器產業(yè)發(fā)展基金，引導天使基金、風險投資等對人形機器人傳感器產業(yè)給予支持。加大知識產權質押融資和首貸投放力度，為重大科技攻關、前沿技術創(chuàng)新等傳感器重點項目提供金融保障。二是強化人才支撐。加快制定人形機器人智能傳感器核心人才庫和緊缺人才圖譜，支持“頂尖人才支持計劃”和“雙創(chuàng)計劃”，加快引進一批具有國際視野的戰(zhàn)略科技人才、科技領軍人才、青年科技人才、卓越工程師、高技能人才和大國工匠。三是加強數(shù)據(jù)應用支持。加大人形機器人智能傳感器領域公共數(shù)據(jù)的開放共享力度，通過特許開發(fā)、分級授權等方式，推動科學數(shù)據(jù)、實驗數(shù)據(jù)、應用數(shù)據(jù)向智能傳感器企業(yè)開放。四是完善產業(yè)中試平臺建設。推動人形機器人傳感器孵化與加速發(fā)展，支持建設一批專業(yè)化、市場化的未來產業(yè)概念驗證中心、中試驗證平臺，強化技術熟化、工程化放大、原型制造、可靠性驗證等轉化服務能力。

綜上所述，人形機器人傳感器產業(yè)正面臨著前所未有的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)。為促進這一新興產業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展，亟須在多方面采取系統(tǒng)性措施。包括優(yōu)化頂層設計以確保政策支持、構建協(xié)同創(chuàng)新體系以強化產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的合作、加強金融與人才的投入以支撐技術進步。同時，加快科技成果的轉化與應用落地，將有效推動產業(yè)的市場化進程。通過整合各方資源，凝聚產業(yè)共識，圍繞關鍵技術攻關，提升整體競爭力，將為人形機器人傳感器技術的發(fā)展與應用提供堅實基礎。展望未來，持續(xù)的創(chuàng)新與多元化的合作模式將助力構建高效、可持續(xù)的人形機器人傳感器生態(tài)系統(tǒng)，為智能制造和服務領域的全面升級奠定扎實基礎。

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（朱琳系無錫職業(yè)技術學院物聯(lián)網工程學院副教授；毛磊系中國（無錫）物聯(lián)網研究院研究員）

Research on Development Suggestions and Countermeasures for Humanoid Robot Sensors

Zhu Lin Mao Lei

Abstract： Humanoid robots integrate advanced technologies such as artificial intelligence， highend manufacturing， and new materials， and are expected to become disruptive and epoch-making technological products after computers， smartphones， and new energy vehicles.They have great development potential and broad application prospects. As the core component of the perception system for humanoid robots， intelligent sensors are the key to achieving intelligent perception and autonomous operation of humanoid robots， and also the foundation for moving towards autonomy and intelligence. The high-quality development of intelligent sensors for humanoid robots helps empower the high-quality development of the humanoid robot industry， promote new industrialization， and cultivate the development of new quality productivity.

Keywords： Humanoid Robots； Intelligent Sensor； Six-dimension Force Sensor； Electronic Skin