導(dǎo)語：在機器人的應(yīng)用中，除了精度，重量、價格都是考量力傳感器的關(guān)鍵要素之一。未來，隨著機器人要掌握更多的技能，不僅僅是力控、柔性觸覺控制，視覺等其他傳感器都需要隨之迭代，以滿足不同的應(yīng)用領(lǐng)域需求。

具身智能指的是智能系統(tǒng)或機器通過感知和交互與環(huán)境進(jìn)行實時互動的能力，也是人工智能發(fā)展的分支。2024年被認(rèn)為是具身智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展元年，與此相關(guān)的產(chǎn)業(yè)正在逐漸發(fā)展起來，例如機器人。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，具身智能機器人是人工智能終極形態(tài)。具身智能機器人指的是機器人能像人一樣進(jìn)行環(huán)境交互感知、自主規(guī)劃、決策、行動、執(zhí)行任務(wù)等。在真正完成具身智能升級之前，傳感器將在這個過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

那么，具身智能對傳感器有怎么樣的需求呢?先從感知功能來看。

感知包括視覺聽覺味覺觸覺等，具身智能機器人在進(jìn)行不同的感知需要不同的傳感器，例如視覺感知需要CMOS，聽覺需要Mic振動傳感器，痛覺需要力傳感器、溫度傳感器等，前庭覺需要IMU，本體覺需要超聲波距離傳感器，味覺、觸覺、嗅覺也需要能實現(xiàn)相應(yīng)功能的傳感器，例如觸覺陣列等。

只有一套完整的具身傳感系統(tǒng)才能讓機器人實現(xiàn)真正具身智能，通過感知的傳遞才能完成對運動控制的指導(dǎo)。

天太機器人仿生機器人BU負(fù)責(zé)人劉瑗瑗認(rèn)為，傳感會引起運動控制的范式變化，這種變化包括來自視覺、運動路徑規(guī)劃、五感對齊以及預(yù)測運動控制下一幀等。例如在抓握某件物品的時候，會先利用傳感器判斷方位，再判斷物品的大小，調(diào)整伸手距離等，再通過力覺傳感器調(diào)整抓握力，進(jìn)而完成一系列動作。

目前來看，在機器人的感知中，力控、柔性觸覺控制是核心需求。此前，特斯拉就在一段視頻中展示了特斯拉人形機器人 Optimus Gen2抓取、傳遞雞蛋，要實現(xiàn)拿得穩(wěn)且不會捏碎雞蛋，就需要依靠觸覺系統(tǒng)，特別是柔性觸覺傳感器。

柔性觸覺傳感器分為：壓阻式(電阻)、壓電式、電容式、光電式等，電容式占據(jù)約五成的市場份額。當(dāng)前柔性觸控控制最關(guān)鍵的是要解決壓感、滑動感的問題，也就是解決不捏碎、拿得穩(wěn)的問題，接下來才是形狀、材質(zhì)、溫度等需求。

在2023年，帕西尼發(fā)布了人形機器人Tora，兩只手上搭載了超過100顆多維觸覺傳感器。官網(wǎng)顯示，多維觸覺傳感器PX-6AX的力控精度高達(dá)0.01N，也就是最小可測量0.01N的力，采樣頻率達(dá)1000HZ，能實現(xiàn)多軸輸出、多元部署，可測量壓覺、力覺、滑覺等 15 種物理量，能捕捉接觸面上亞毫米級別的微小變形。

　圖：PX-6AX功能解析(帕西尼)

在力控方面，力傳感器是關(guān)鍵的元器件。按照測量維度，力覺傳感器可以分為一至六維力傳感器的不同，能夠同時測量中性坐標(biāo)系(OXYZ)內(nèi)的三個力(FX 、FY 、FZ)和三個力矩(MX 、MY 、MZ)。目前機器人力控解決方案以維度最高的六維力傳感器的應(yīng)用較多。根據(jù)傳感元件的不同，六維力傳感器又可以分為應(yīng)變片式、光學(xué)式以及壓電/電容式等。

宇力儀器在官網(wǎng)展示了能夠應(yīng)用于機器人&通用測試的六軸力傳感器M37XX系列。根據(jù)介紹，這是矩陣解耦型六軸力傳感器，直徑15至135mm，精度5至6400N，0.5至320Nm。在其他方面，M37XX系列非線性、遲滯小于0.5%F.S，串?dāng)_小于2%F.S。

在機器人的應(yīng)用中，除了精度，重量、價格都是考量力傳感器的關(guān)鍵要素之一。未來，隨著機器人要掌握更多的技能，不僅僅是力控、柔性觸覺控制，視覺等其他傳感器都需要隨之迭代，以滿足不同的應(yīng)用領(lǐng)域需求。