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

關(guān)鍵詞：人形機(jī)器人；智能傳感器；六維力傳感器；電子皮膚

傳感器技術(shù)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，是人工智能硬件設(shè)施的“神經(jīng)元”，也是物聯(lián)網(wǎng)最重要的“元器件”之一，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、人形機(jī)器人等未來產(chǎn)業(yè)的基石。率先布局發(fā)展人形機(jī)器人智能傳感器新賽道，有助于促進(jìn)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，推進(jìn)新型工業(yè)化進(jìn)程，培育和壯大新質(zhì)生產(chǎn)力。

一、人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)及傳感器介紹

（一）人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)介紹

人形機(jī)器人集成了人工智能、高端制造、新材料等先前沿技術(shù)，有望成為繼計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、新能源汽車后的又一顛覆性、劃時代的創(chuàng)新產(chǎn)品，發(fā)展?jié)摿Υ?，?yīng)用前景廣，將深刻改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式，重塑全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，是當(dāng)前科技領(lǐng)域最具潛力和前景的產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)市場調(diào)查預(yù)測，到2030年，全球人形機(jī)器人出貨量將突破100萬臺。因此，推動人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，不僅有助于推動多學(xué)科技術(shù)的協(xié)同進(jìn)步，還將引領(lǐng)制造業(yè)與服務(wù)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，培育形成新質(zhì)生產(chǎn)力，高水平賦能新型工業(yè)化，為現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)提供有力支撐，對于推動我國經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

人形機(jī)器人是機(jī)械設(shè)計(jì)、運(yùn)動控制、人工智能等領(lǐng)域技術(shù)的綜合體現(xiàn)，其核心由傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動與傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。傳感系統(tǒng)對應(yīng)人類的感受器官，負(fù)責(zé)感知外界環(huán)境并反饋內(nèi)外部各類信息；控制系統(tǒng)則根據(jù)傳感反饋和預(yù)設(shè)的控制算法來控制和調(diào)節(jié)機(jī)器人的行為和動作，控制器是其核心部分；驅(qū)動系統(tǒng)通過各關(guān)節(jié)的傳動裝置實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人運(yùn)動的功能；執(zhí)行系統(tǒng)主要包括關(guān)節(jié)、靈巧手、骨架等結(jié)構(gòu)，其中骨架起到支撐作用，而關(guān)節(jié)、靈巧手則對人形機(jī)器人的靈活性有著非常重要的影響。

（二）人形機(jī)器人傳感器細(xì)分市場

人形機(jī)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(jī)器人特定應(yīng)用場景中應(yīng)用。目前，六維力傳感器、激光雷達(dá)、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(lǐng)域具有較高的技術(shù)價值和市場潛力。

二、我國人形機(jī)器人傳感器發(fā)展現(xiàn)狀

人形機(jī)器人作為人工智能、高端制造、新材料等前沿技術(shù)應(yīng)用的新領(lǐng)域和國家確立發(fā)展的未來產(chǎn)業(yè)之一，目前正處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)入期，且呈現(xiàn)出一些特色與亮點(diǎn)。

一是涌現(xiàn)出一批優(yōu)質(zhì)人形機(jī)器人傳感器企業(yè)。在六維力傳感器領(lǐng)域，宇立科技、坤維科技、柯力傳感、海伯森技術(shù)等企業(yè)引領(lǐng)創(chuàng)新；激光雷達(dá)領(lǐng)域則涌現(xiàn)出禾賽科技、圖達(dá)通、速騰科技、大疆覽沃等領(lǐng)軍企業(yè)；在IMU方面，芯動聯(lián)科、華依科技、矽?？萍肌⒚粜竟煞?、高華科技等骨干企業(yè)不斷顯現(xiàn)。

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

三是人形機(jī)器人細(xì)分領(lǐng)域推出了一批優(yōu)秀產(chǎn)品。以激光雷達(dá)產(chǎn)品為例，2023年美國消費(fèi)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(dá)產(chǎn)品；禾賽科技也推出了性能卓越的禾賽AT512產(chǎn)品，且市場份額迅速攀升至全球前列。此外，MEMS麥克風(fēng)產(chǎn)品中，敏芯股份是為數(shù)不多掌握硅MEMS和ASIC晶圓技術(shù)并能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)的廠家之一，其生產(chǎn)的MEMS麥克風(fēng)出貨量居世界前列。

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

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

二是大量研發(fā)集中在“學(xué)研”端。目前人形機(jī)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(nèi)六維力傳感器的大部分授權(quán)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(jìn)一步提升，人形機(jī)器人傳感器技術(shù)成果轉(zhuǎn)化存在較大的市場空間，尚未得到充分釋放。

三是人形機(jī)器人傳感器生態(tài)有待進(jìn)一步完善。作為新衍生的傳感器細(xì)分產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)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(shù)創(chuàng)新、人才引進(jìn)和資本投入等方面仍有較大提升空間。

三、人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策

（一）人形機(jī)器人傳感器的特點(diǎn)

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

（二）發(fā)展對策

為推動人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要多方協(xié)同發(fā)力，從政策支持、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)集聚等多方面系統(tǒng)推進(jìn)，形成合力，突破技術(shù)瓶頸，加速應(yīng)用落地。

1.優(yōu)化頂層設(shè)計(jì)，凝聚產(chǎn)業(yè)發(fā)展共識

一是完善政策支撐。將人形機(jī)器人傳感器發(fā)展支持政策融入相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，完善人形機(jī)器人傳感器發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)，明確人形機(jī)器人傳感器發(fā)展的具體目標(biāo)、實(shí)施路徑和相關(guān)保障，建立并規(guī)范人形機(jī)器人傳感器的標(biāo)準(zhǔn)等。二是強(qiáng)化智庫支撐。成立國家級人形機(jī)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(jī)器人傳感器技術(shù)產(chǎn)業(yè)路線圖，共同參與發(fā)展方向研判、產(chǎn)業(yè)政策制定、重大項(xiàng)目評估等。三是形成產(chǎn)業(yè)合力。凝聚產(chǎn)業(yè)共識，鼓勵全社會產(chǎn)學(xué)研用各界專家，積極建言獻(xiàn)策，共享發(fā)展成果。

2.完善協(xié)同創(chuàng)新體系，強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

一是構(gòu)建先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新體系。支持人形機(jī)器人整機(jī)企業(yè)牽頭，聯(lián)合產(chǎn)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(gòu)建從基礎(chǔ)前沿技術(shù)、共性關(guān)鍵技術(shù)、核心部件、核心軟件、核心器件、應(yīng)用工藝及系統(tǒng)解決方案的人形機(jī)器人傳感器創(chuàng)新體系，建立市場導(dǎo)向、產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)、院所協(xié)作、多元投資、成果共享的創(chuàng)新機(jī)制。二是推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。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(dá)等關(guān)鍵核心傳感器，突破穩(wěn)定可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)系列化、高性能、低成本、智能化的新型傳感器技術(shù)，發(fā)展低成本、規(guī)模化的傳感器生產(chǎn)制造方法，儲備和推動新型傳感器在人形機(jī)器人方面的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。三是加強(qiáng)科技成果轉(zhuǎn)化。鼓勵組建人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心，發(fā)揮行業(yè)骨干企業(yè)主導(dǎo)作用、中小企業(yè)協(xié)同配套作用、高?？蒲性核夹g(shù)支撐基礎(chǔ)作用、行業(yè)中介組織的保障服務(wù)作用，將碎片化的傳感器技術(shù)創(chuàng)新能力組織起來，打造“基礎(chǔ)研究-技術(shù)創(chuàng)新-產(chǎn)業(yè)化”鏈條的產(chǎn)業(yè)協(xié)同機(jī)制，暢通產(chǎn)學(xué)研科技成果轉(zhuǎn)化。

3.培育高精尖科技企業(yè)，打造產(chǎn)業(yè)發(fā)展集群

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

4.加強(qiáng)場景試點(diǎn)示范，推進(jìn)產(chǎn)品應(yīng)用落地

一是融入?yún)^(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。鼓勵粵港澳、京津冀、長三角等區(qū)域下游的人形機(jī)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(yīng)用模式。采取“結(jié)對攻關(guān)”方式，推動上游核心傳感器企業(yè)以人形機(jī)器人聯(lián)合體的形式，通過緊密合作打通人形機(jī)器人傳感器開發(fā)應(yīng)用“最后一公里”。三是創(chuàng)新應(yīng)用推廣方式。組織典型示范應(yīng)用場景評定和推廣，推進(jìn)人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)品入選“首臺套”，并納入應(yīng)用保險(xiǎn)補(bǔ)償范圍，增強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用能力。發(fā)揮國家產(chǎn)融平臺作用，鼓勵采用融資租賃、產(chǎn)品保險(xiǎn)、購買服務(wù)等方式推廣先進(jìn)適用的人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)品。

5.健全要素資源投入，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)

一是強(qiáng)化金融支撐。加強(qiáng)與國家集成電路產(chǎn)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(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金，引導(dǎo)天使基金、風(fēng)險(xiǎn)投資等對人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)給予支持。加大知識產(chǎn)權(quán)質(zhì)押融資和首貸投放力度，為重大科技攻關(guān)、前沿技術(shù)創(chuàng)新等傳感器重點(diǎn)項(xiàng)目提供金融保障。二是強(qiáng)化人才支撐。加快制定人形機(jī)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(jì)劃”和“雙創(chuàng)計(jì)劃”，加快引進(jìn)一批具有國際視野的戰(zhàn)略科技人才、科技領(lǐng)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(qiáng)數(shù)據(jù)應(yīng)用支持。加大人形機(jī)器人智能傳感器領(lǐng)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(quán)等方式，推動科學(xué)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)向智能傳感器企業(yè)開放。四是完善產(chǎn)業(yè)中試平臺建設(shè)。推動人形機(jī)器人傳感器孵化與加速發(fā)展，支持建設(shè)一批專業(yè)化、市場化的未來產(chǎn)業(yè)概念驗(yàn)證中心、中試驗(yàn)證平臺，強(qiáng)化技術(shù)熟化、工程化放大、原型制造、可靠性驗(yàn)證等轉(zhuǎn)化服務(wù)能力。

綜上所述，人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)正面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)。為促進(jìn)這一新興產(chǎn)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(shè)計(jì)以確保政策支持、構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新體系以強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的合作、加強(qiáng)金融與人才的投入以支撐技術(shù)進(jìn)步。同時，加快科技成果的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用落地，將有效推動產(chǎn)業(yè)的市場化進(jìn)程。通過整合各方資源，凝聚產(chǎn)業(yè)共識，圍繞關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，提升整體競爭力，將為人形機(jī)器人傳感器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。展望未來，持續(xù)的創(chuàng)新與多元化的合作模式將助力構(gòu)建高效、可持續(xù)的人形機(jī)器人傳感器生態(tài)系統(tǒng)，為智能制造和服務(wù)領(lǐng)域的全面升級奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

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（朱琳系無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院副教授；毛磊系中國（無錫）物聯(lián)網(wǎng)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