<ruby id="bxpfb"></ruby><strike id="bxpfb"><i id="bxpfb"></i></strike>
<strike id="bxpfb"></strike>
<th id="bxpfb"></th>
<span id="bxpfb"></span>
<strike id="bxpfb"></strike><strike id="bxpfb"></strike>
<span id="bxpfb"><video id="bxpfb"><ruby id="bxpfb"></ruby></video></span><strike id="bxpfb"><dl id="bxpfb"></dl></strike>
<span id="bxpfb"><video id="bxpfb"><ruby id="bxpfb"></ruby></video></span><strike id="bxpfb"></strike>
<strike id="bxpfb"><dl id="bxpfb"></dl></strike>
<strike id="bxpfb"></strike>
<span id="bxpfb"></span>
<strike id="bxpfb"><video id="bxpfb"><ruby id="bxpfb"></ruby></video></strike>
<strike id="bxpfb"></strike><span id="bxpfb"></span>
靈巧手智能化基石傳感器 乘人形機器人大風丨黃金眼
來源:全景財經作者:全小景2024-02-19 21:31

作為人形機器人感知系統核心部件靈巧手智能化的基礎,傳感器逐漸站上了風口。

01

靈巧手熱度不斷提升

2023年12月,特斯拉公開GEN2視頻,超預期展示了機器人搭配全新的雙手配置,動作更為靈敏,能夠靈活抓握雞蛋。機器人抓取3cm左右的圓形物體需要手部搭配壓力傳感器,更高執行精度甚至需配置微型的軸距齒輪或諧波減速器,以識別物體的硬度,并做出合理力度的抓握動作。

特斯拉展示的GEN2展示了優秀的抓握動作

資料來源:特斯拉官方推特

2023年1月16日,馬斯克在社交媒體平臺上發布特斯拉人形機器人二代GEN2的最新視頻,僅過去一個月,視頻中機器人已經在進行疊衣服的活動,靈巧手折衣服(襯衫材料柔軟,要求更高的識別能力和控制能力)展示出優秀的力控能力和傳感器精度。

至此,機器人靈巧手的熱度一升再升。

機器人靈巧手作為一種新型的末端執行器,在機器人與環境的交互中起著關鍵作用。自20世紀70年代起,國內外對靈巧手展開了大量研究,從三指到五指,從工業到生活,從簡單的抓取到靈巧操作,以期解決復雜的實際作業問題。

早期靈巧手多采用腱驅動系統與電機驅動,以日本“電子技術實驗室”的Okada靈巧手、美國斯坦福大學的Stanford/JPL靈巧手、美國麻省理工學院和猶他大學聯合研制的Utah/MIT靈巧手作為該領域研究初始階段的典型代表,為后續仿人型多指靈巧手研究建立了理論基礎。

20世紀末,隨著嵌入式硬件的發展,多指靈巧手的研究向著高系統集成度和豐富的感知能力提升的方向發展,進入了快速發展階段。如德國宇航中心先后研制的DLR-Ⅰ和DLR-Ⅱ靈巧手,共集成了25個傳感器,包括類似人工皮膚的觸覺傳感器、關節扭矩傳感器、位置傳感器和溫度傳感器等,使靈巧手在靈活性和感知能力方面都有顯著提升。

多指靈巧高系統集成的靈巧手具有靈活性和功能性的優勢,但是復雜的系統導致了高額的制造成本并且降低了系統的可靠性和易維護性。因此近10年,多指靈巧手設計的一個重要方向是簡化系統與提高穩定性。手的研究向著高系統集成度和豐富的感知能力提升的方向發展,進入了快速發展階段。

靈巧手發展歷程資料來源:呂博瀚《空間機器人多自由度靈巧手關鍵技術研究》、蔡世波《機器人多指靈巧手的研究現狀、趨勢與挑戰》

近年來,海外具有代表性的靈巧手廠商包括SCHUNK、Shadow Robot、qb Robotics、Clone Robotics等;國內包括藍胖子機器智能(dorabot)、因時機器人、騰訊RoboticsX實驗室等也陸續公布靈巧手領域的相關產品和研究成果。

要知道的是,靈巧手作為人形機器人與外界交互的重要媒介,是機器人功能性的直接體現。這一方面決定了其在人形機器人體系中的重要地位,另一方面預示著五指靈巧手與人形機器人功能對應,在硬件層面可選的方案數量將大于其他部位;

同時,五指靈巧手可以不依附于人形機器人而單獨存在,如機械臂、遠程操作手套、假肢等,這決定了五指靈巧手的遠期市場容量的進一步擴大;再加上五指靈巧手作為一個功能單元,相較人形機器人其他部位,其自身零部件數量更多,硬件結構更為復雜,需要集合整手的運動控制、末端傳感、人機交互等,最終可能造成五指靈巧手環節的競爭更加多層次,也容易演化成為單獨環節,因此極具投資價值。

根據因時機器人網上報價,單只靈巧手價格約為5萬元,如果未來人形機器人銷量到達百萬臺,對應靈巧手市場規模將達到1000億元。此外,未來人形機器人可能會應用到各種場景,對應的靈巧手配置各不相同,機構預計單價也會有較大的差別,市場潛力很大。

02?

智能化基礎傳感器迎來機遇

傳感器是人形機器人感知系統的核心部件,是靈巧手智能化的基礎。人形機器人傳感器檢測對象不同分為內部傳感器和外部傳感器。內部傳感器:用來感知機器人的自身狀態的傳感器,比如位置、速度、加速度。外部傳感器:用以感受機器人周圍環境、目標物的狀態信息的傳感器,比如視覺、觸覺、聽覺、嗅覺、溫度、力覺等。

數據來源:傳感器專家網

人形機器人需要用到多種傳感器,包括力矩傳感器,拉壓力傳感器、編碼器、溫度傳感器、六維力傳感器和慣導傳感器等。其中,慣導傳感器(IMU)是實現人形機器人姿態控制的核心,六維力傳感器是力控、擺動穩定控制的核心,可精準測量隨機變化的力。

資料來源:Ziwei Xia《Dexhand a Space qualified multi-fingered robotic hand》

特斯拉OptimusGEN2人形機器人采用11自由度靈巧手和手指觸覺傳感器,響應更快,要實現捏雞蛋的操作需要用到多種傳感器的技術支撐,包括壓力感知、觸力感知和柔性微壓力感知等。

其中六維力/力矩傳感器應用于人形機器人的手腕處和腳腕處,又以六維聯合加載設備是高精度六維力傳感器研發和生產的必要條件。柔性觸覺傳感器/電子皮膚能夠實現與環境接觸力、溫度、濕度、震動、材質、軟硬等特性的檢測,是機器人直接感知環境作用的重要傳感器。

MEMS壓力傳感器具有易于批量生產、小型化、成本效益以及易于制造復雜結構的能力等優勢,例如Superior Sensor Technology的MEMS壓力傳感器集成了包括先進的數字濾波、閉環控制和基于軟件的壓力開關等先進的功能,可提供精確的運動控制和靈活的物體操縱能力所需的基本內部扭矩和力的反饋。

03?

市場空間有多大?

首先是六維力/力矩傳感器,GGII數據顯示,2022年中國市場六維力/力矩傳感器銷量8360套,同比增長57.97%,其中機器人行業銷量4840套,同比增長62.58%。

GGII預計,到2027年中國市場六維力/力矩傳感器銷量有望突破84000套,2023-2027年復合增長率超過60%,其中機器人行業銷量有望突破42000套;2022年中國六維力/力矩傳感器市場規模2.39億元,同比增長52.04%,其中機器人行業六維力/力傳感器市場規模1.56億元,同比增長54.35%。2027年中國六維力/力矩傳感器市場規模將超過15億元,按照2022年機器人行業占比推算,預計2027年中國機器人行業六維力/力傳感器市場規模將達到9.79億元。

目前,六維力和力矩傳感器市場基數依然偏小,尚未形成明顯規模效應。隨著入局者的持續增加,疊加下游細分市場認知的逐年提升以及應用領域的拓展,六維力/力矩傳感器的增長空間仍在拓寬,期間將伴隨多技術路線產品矩陣的完善、產品價格的下降以及國產化率的提升。

觸覺傳感器是實現機器人智能感知和人機交互的核心器件。觸覺傳感器將觸覺刺激轉換為電信號送入機器人控制器,為機器人感知外界環境提供豐富的信息,如物體尺寸、形狀、紋理、剛度、溫度等特性,還能提供與他人的力觸覺交互。

柔性觸覺傳感器又稱為“電子皮膚”,能夠實現與環境接觸力、溫度、濕度、震動、材質、軟硬等特性的檢測,是機器人直接感知環境作用的重要傳感器。柔性觸覺傳感器的特點有:像人皮膚一樣具有柔韌性;在保證測量準確度和靈敏度的同時,能夠實現任意彎曲變形、有彈性;能夠覆蓋在非規則、非平面的機器人本體表面,可擴展,分辨率高。

資料來源:《面向智能感知的電子皮膚系統的設計及其關鍵特性研究》魏瀟

柔性觸覺傳感器市場規模正在快速增長,當前以消費電子和醫療領域為主。

根據智研咨詢的數據,中國柔性傳感器行業市場規模增長速度較快,2022年中國柔性傳感器行業市場規模為21.12億元,2017-2022年的CAGR為20.2%。在2022年中國柔性傳感器產業鏈下游占比中,醫藥領域占比為40.05%,消費電子領域占比為36.22%,其他應用領域占比為23.73%。

隨著科技的不斷進步和應用領域的拓展,柔性傳感器在消費電子、醫療保健、汽車、工業自動化等領域的廣泛應用使全球柔性傳感器行業市場規模也呈現逐年上漲態勢,2022年全球柔性傳感器市場規模為19.31億美元,需求量為2.43萬個,均價為7.95美元/個。

MEMS傳感器已逐漸成為時代新的風口。隨著機器人產業智能化的發展,MEMS傳感器適應更加多元的應用場景,具備更復雜的動作信號采集與控制,極致狀況下甚至可以使機器手臂配上有觸覺感知的夾爪達到媲美人手的靈活程度。

隨著機器人的智能化程度不斷提高,其中加載的MEMS傳感器將變得越來越多,據中國電子報數據,由于機器人的智能化程度不同,傳感器等感知部分約占機器人總成本的10%到20%,機器人領域有望繼消費電子、汽車之后,成為MEMS傳感器的新興的主要應用市場。

據Mordor Intelligence數據,MEMS壓力傳感器市場規模估計在2023年為23.6億美元,預計到2028年將達到31.9億美元,在預測期間(2023-2028年)以6.20%的復合年增長率增長。

04?

相關企業有哪些?

漢威科技是國內氣體傳感器龍頭,產品包括傳感器、智能儀表、智慧安全系統解決方案、智慧環保系統解決方案、智慧城市系統解決方案、公用事業。其子公司蘇州能斯達在拓展柔性微納傳感器的應用場景,目前已建立了穩定的納米敏感材料體系,掌握了柔性壓阻、柔性壓電、柔性溫濕度、柔性電容四大核心技術。

根據2023年中報,蘇州能斯達訂單金額不斷增加,應用領域不斷拓展,柔性微納傳感器目前已在智能機器人領域有明確的應用,并與小米科技、九號科技、深圳科易機器人等積極開展業務合作,后續發展空間廣闊。2022年3月,小米長江產業基金以1000萬元對公司控股子公司蘇州能斯達進行增資,增資后將持有蘇州能斯達5.21%的股權。

弘信電子子公司瑞滸科技深耕壓力傳感器領域,在標準電鍵傳感器、多鍵標準傳感器、壓力按鍵定制模塊以及家電、手機、電子煙、無線耳機和電動牙刷等多領域取得了不錯成績。瑞滸科技目前在柔性壓力傳感器、壓力感應按鍵、應變薄膜等領域,已形成一定積累,產品開始產業化落地,未來也會開展其它品類的傳感器和傳感器相關芯片的研發。

柯力傳感是國內應變式傳感器龍頭,公司主營業務為研制、生產和銷售應變式傳感器(其中主要為應變式稱重傳感器)、儀表等元器件,目前是全球大型鋼制傳感器制造企業和工業物聯網應用拓展引領者之一。

公司開發了三維力、六維力等多維力傳感器可用于機器手臂運動與工作載荷監測、曲面研磨拋光、加工中心精雕加工、醫療設備精密測控等,目前多維力系列產品處于小批量試制階段。公司市占率多年高踞國內力學傳感器行業榜首,隨著人形機器人產業逐漸成熟,六維傳感器在機器人場景的應用有望成為公司新的增長點。

蘇試試驗產品基于石墨烯的柔性應力振動傳感器與人形機器人所需的觸覺傳感器技術同源,可直接將產品技術遷移至觸覺傳感器領域,且公司在傳感器、檢測等領域有深厚的積累和產業化經驗,有望受益于人形機器人的發展。

敏芯股份是我國MEMS傳感器全產業鏈發展的企業,公司以芯片設計起家,目前主要產品線包括MEMS聲學傳感器、MEMS壓力傳感器和MEMS慣性傳感器,是中國少有的擁有全產業鏈研發與全供應鏈體系國產化的MEMS企業,并掌握各環節的核心技術工藝,其中以MEMS聲學傳感器為主營產品。公司客戶包括華為、傳音、小米、三星、OPPO、聯想、索尼、九安醫療、樂心醫療等。

東華測試是國內結構力學測試儀器龍頭企業,公司在持續推進傳感器的研發,產品布局包括加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、應變傳感器、轉速傳感器、壓力傳感器、各類緩變量傳感器等,公司全資子公司江蘇東華校準覆蓋了東華測試全部儀器及傳感器產品,并為客戶提供第三方計量校準及檢測服務。

奧迪威是國內超聲波傳感器龍頭企業,主要產品包括傳感器和執行器,且具備傳感器芯片等核心部件的研發能力。公司積極布局汽車自動駕駛、機器人、智能觸控等領域,壓觸傳感器正與華碩、VIVO、小米等消費電子頭部廠商合作。

福萊新材是國內功能性涂布復合材料領軍者,全資子公司歐仁新材料積極布局電子皮膚領域。浙江歐仁新材料技術總監楊曉明此前在電子皮膚(柔性傳感器)有眾多專利布局,如基于柔性壓敏元件的拉伸傳感器、一種柔性溫度傳感器及其制備方法、一種基于改性紙基的高靈敏度柔性壓力傳感器及其制備方法。不僅目前公司電子皮膚有技術積累和專人團隊,后續重心也在針對應用端進行開發定制化產品。

芯動聯科是MEMS慣性傳感器龍頭,公司主要產品為高性能MEMS慣性傳感器,包括MEMS陀螺儀和MEMS加速度計,主要應用于高端工業、高可靠領域和無人系統等領域,包括無人駕駛與無人機,涵蓋5G通信、工業4.0、商業航天、自動駕駛、石油勘探、船舶等。

公司是我國較早涉足高性能MEMS慣性傳感器研發的半導體公司,擁有多年在MEMS領域的設計與工藝開發經驗,目前已經掌握高性能MEMS慣性傳感器的核心技術,高性能MEMS陀螺儀的核心性能指標已達到國際先進水平,是目前我國為數不多可穩定量產高性能MEMS慣性傳感器的企業。

高華科技是高可靠傳感器標桿龍頭,主要從事主營業務為高可靠性傳感器及傳感器網絡系統的生產及銷售業務,主要產品為各類壓力、加速度、溫濕度、位移等傳感器。公司MEMS技術逐步滲透壓力傳感器產業鏈全流程,并已經具備芯片自主設計能力。

責任編輯: 高蕊琦
聲明:證券時報力求信息真實、準確,文章提及內容僅供參考,不構成實質性投資建議,據此操作風險自擔
下載“證券時報”官方APP,或關注官方微信公眾號,即可隨時了解股市動態,洞察政策信息,把握財富機會。
網友評論
登錄后可以發言
發送
網友評論僅供其表達個人看法,并不表明證券時報立場
暫無評論
為你推薦
時報熱榜
換一換
    熱點視頻
    換一換
    国产在线观看永久视频,国产在线观看又粗又大,国产在线观看中文字幕不卡