作为人形机器人感(gan)知系统核心部件(jian)灵巧手(shou)智能化的基础，传感(gan)器逐渐站(zhan)上(shang)了(le)风口(kou)。
灵巧手(shou)热度不断提(ti)升
2023年12月，特斯拉公开GEN2视频，超预期展(zhan)示了(le)机器人搭配全新(xin)的双手(shou)配置，动作更(geng)为灵敏，能够灵活抓(zhua)握(wo)鸡蛋。机器人抓(zhua)取3cm左右的圆形物(wu)体需(xu)要手(shou)部搭配压力传感(gan)器，更(geng)高执行精度甚至(zhi)需(xu)配置微型的轴距齿轮或谐波减速器，以识别物(wu)体的硬(ying)度，并做出合理力度的抓(zhua)握(wo)动作。
特斯拉展(zhan)示的GEN2展(zhan)示了(le)优秀的抓(zhua)握(wo)动作 资料来源：特斯拉官(guan)方推(tui)特
2023年1月16日，马斯克在社交媒体平(ping)台上(shang)发布特斯拉人形机器人二代GEN2的最新(xin)视频，仅过去一个月，视频中机器人已经在进行叠衣服的活动，灵巧手(shou)折衣服（衬衫材料柔软，要求更(geng)高的识别能力和(he)控制能力）展(zhan)示出优秀的力控能力和(he)传感(gan)器精度。
至(zhi)此，机器人灵巧手(shou)的热度一升再升。
机器人灵巧手(shou)作为一种新(xin)型的末端执行器，在机器人与环境(jing)的交互中起着(zhe)关键作用。自20世(shi)纪(ji)70年代起，国内外对灵巧手(shou)展(zhan)开了(le)大量研究，从三指到五指，从工业到生活，从简单的抓(zhua)取到灵巧操作，以期解决复杂的实际作业问题。
早期灵巧手(shou)多采(cai)用腱驱动系统与电机驱动，以日本“电子技术(shu)实验室”的Okada灵巧手(shou)、美国斯坦福(fu)大学的Stanford/JPL灵巧手(shou)、美国麻省理工学院和(he)犹他大学联合研制的Utah/MIT灵巧手(shou)作为该领域研究初始阶段的典(dian)型代表，为后续仿人型多指灵巧手(shou)研究建立了(le)理论基础。
20世(shi)纪(ji)末，随着(zhe)嵌(qian)入式硬(ying)件(jian)的发展(zhan)，多指灵巧手(shou)的研究向着(zhe)高系统集成度和(he)丰富的感(gan)知能力提(ti)升的方向发展(zhan)，进入了(le)快速发展(zhan)阶段。如德国宇航(hang)中心先后研制的DLR-Ⅰ和(he)DLR-Ⅱ灵巧手(shou)，共集成了(le)25个传感(gan)器，包括(kuo)类似人工皮肤的触觉传感(gan)器、关节扭矩传感(gan)器、位置传感(gan)器和(he)温度传感(gan)器等，使灵巧手(shou)在灵活性和(he)感(gan)知能力方面都有显著提(ti)升。
多指灵巧高系统集成的灵巧手(shou)具有灵活性和(he)功能性的优势，但是复杂的系统导致了(le)高额的制造成本并且降低了(le)系统的可靠性和(he)易维护(hu)性。因此近10年，多指灵巧手(shou)设计的一个重要方向是简化系统与提(ti)高稳(wen)定性。手(shou)的研究向着(zhe)高系统集成度和(he)丰富的感(gan)知能力提(ti)升的方向发展(zhan)，进入了(le)快速发展(zhan)阶段。
灵巧手(shou)的发展(zhan) 资料来源：吕(lu)博瀚《空间机器人多自由度灵巧手(shou)关键技术(shu)研究》蔡世(shi)波《机器人多指灵巧手(shou)的研究现状趋势与挑战》
资料来源：吕(lu)博瀚《空间机器人多自由度灵巧手(shou)关键技术(shu)研究》、蔡世(shi)波《机器人多指灵巧手(shou)的研究现状、趋势与挑战》
近年来，海外具有代表性的灵巧手(shou)厂商包括(kuo)SCHUNK、Shadow Robot、qb Robotics、Clone Robotics等；国内包括(kuo)蓝胖子机器智能（dorabot）、因时机器人、腾讯RoboticsX实验室等也陆续公布灵巧手(shou)领域的相关产品和(he)研究成果。
要知道的是，灵巧手(shou)作为人形机器人与外界交互的重要媒介，是机器人功能性的直接体现。这一方面决定了(le)其在人形机器人体系中的重要地位，另一方面预示着(zhe)五指灵巧手(shou)与人形机器人功能对应，在硬(ying)件(jian)层面可选的方案数(shu)量将大于(yu)其他部位；
同时，五指灵巧手(shou)可以不依附(fu)于(yu)人形机器人而单独存在，如机械臂、远程操作手(shou)套(tao)、假肢等，这决定了(le)五指灵巧手(shou)的远期市场容量的进一步扩大；再加上(shang)五指灵巧手(shou)作为一个功能单元，相较人形机器人其他部位，其自身零部件(jian)数(shu)量更(geng)多，硬(ying)件(jian)结构更(geng)为复杂，需(xu)要集合整手(shou)的运动控制、末端传感(gan)、人机交互等，最终(zhong)可能造成五指灵巧手(shou)环节的竞争更(geng)加多层次，也容易演化成为单独环节，因此极具投资价值。
根据因时机器人网上(shang)报(bao)价，单只灵巧手(shou)价格约为5万元，如果未来人形机器人销量到达(da)百万台，对应灵巧手(shou)市场规模将达(da)到1000亿元。此外，未来人形机器人可能会应用到各种场景，对应的灵巧手(shou)配置各不相同，机构预计单价也会有较大的差别，市场潜力很大。
智能化基础传感(gan)器迎来机遇
传感(gan)器是人形机器人感(gan)知系统的核心部件(jian)，是灵巧手(shou)智能化的基础。人形机器人传感(gan)器检测对象(xiang)不同分为内部传感(gan)器和(he)外部传感(gan)器。内部传感(gan)器：用来感(gan)知机器人的自身状态(tai)的传感(gan)器，比如位置、速度、加速度。外部传感(gan)器：用以感(gan)受机器人周围环境(jing)、目标物(wu)的状态(tai)信(xin)息(xi)的传感(gan)器，比如视觉、触觉、听觉、嗅觉、温度、力觉等。
数(shu)据来源：传感(gan)器专家网
人形机器人需(xu)要用到多种传感(gan)器，包括(kuo)力矩传感(gan)器，拉压力传感(gan)器、编码器、温度传感(gan)器、六维力传感(gan)器和(he)惯导传感(gan)器等。其中，惯导传感(gan)器（IMU）是实现人形机器人姿态(tai)控制的核心，六维力传感(gan)器是力控、摆(bai)动稳(wen)定控制的核心，可精准测量随机变化的力。
资料来源：Ziwei Xia《Dexhand a Space qualified multi-fingered robotic hand》
特斯拉OptimusGEN2人形机器人采(cai)用11自由度灵巧手(shou)和(he)手(shou)指触觉传感(gan)器，响应更(geng)快，要实现捏鸡蛋的操作需(xu)要用到多种传感(gan)器的技术(shu)支撑，包括(kuo)压力感(gan)知、触力感(gan)知和(he)柔性微压力感(gan)知等。
其中六维力/力矩传感(gan)器应用于(yu)人形机器人的手(shou)腕处和(he)脚腕处，又(you)以六维联合加载设备是高精度六维力传感(gan)器研发和(he)生产的必要条(tiao)件(jian)。柔性触觉传感(gan)器/电子皮肤能够实现与环境(jing)接触力、温度、湿度、震(zhen)动、材质、软硬(ying)等特性的检测，是机器人直接感(gan)知环境(jing)作用的重要传感(gan)器。
MEMS压力传感(gan)器具有易于(yu)批量生产、小型化、成本效益以及易于(yu)制造复杂结构的能力等优势，例如Superior Sensor Technology的MEMS压力传感(gan)器集成了(le)包括(kuo)先进的数(shu)字滤波、闭环控制和(he)基于(yu)软件(jian)的压力开关等先进的功能，可提(ti)供精确的运动控制和(he)灵活的物(wu)体操纵能力所需(xu)的基本内部扭矩和(he)力的反馈。
市场空间有多大？
首先是六维力/力矩传感(gan)器，GGII数(shu)据显示，2022年中国市场六维力/力矩传感(gan)器销量8360套(tao)，同比增长57.97%，其中机器人行业销量4840套(tao)，同比增长62.58%。
GGII预计，到2027年中国市场六维力/力矩传感(gan)器销量有望突(tu)破84000套(tao)，2023-2027年复合增长率超过60%，其中机器人行业销量有望突(tu)破42000套(tao)；2022年中国六维力/力矩传感(gan)器市场规模2.39亿元，同比增长52.04%，其中机器人行业六维力/力传感(gan)器市场规模1.56亿元，同比增长54.35%。2027年中国六维力/力矩传感(gan)器市场规模将超过15亿元，按照2022年机器人行业占比推(tui)算，预计2027年中国机器人行业六维力/力传感(gan)器市场规模将达(da)到9.79亿元。
目前，六维力和(he)力矩传感(gan)器市场基数(shu)依然偏小，尚未形成明显规模效应。随着(zhe)入局者的持续增加，叠加下游细分市场认知的逐年提(ti)升以及应用领域的拓展(zhan)，六维力/力矩传感(gan)器的增长空间仍在拓宽(kuan)，期间将伴随多技术(shu)路线产品矩阵的完善、产品价格的下降以及国产化率的提(ti)升。
触觉传感(gan)器是实现机器人智能感(gan)知和(he)人机交互的核心器件(jian)。触觉传感(gan)器将触觉刺激转换为电信(xin)号送入机器人控制器，为机器人感(gan)知外界环境(jing)提(ti)供丰富的信(xin)息(xi)，如物(wu)体尺寸、形状、纹理、刚度、温度等特性，还能提(ti)供与他人的力触觉交互。
柔性触觉传感(gan)器又(you)称为“电子皮肤”，能够实现与环境(jing)接触力、温度、湿度、震(zhen)动、材质、软硬(ying)等特性的检测，是机器人直接感(gan)知环境(jing)作用的重要传感(gan)器。柔性触觉传感(gan)器的特点有：像人皮肤一样具有柔韧(ren)性；在保证测量准确度和(he)灵敏度的同时，能够实现任意弯曲变形、有弹性；能够覆盖在非规则、非平(ping)面的机器人本体表面，可扩展(zhan)，分辨率高。
资料来源：《面向智能感(gan)知的电子皮肤系统的设计及其关键特性研究》魏潇
柔性触觉传感(gan)器市场规模正在快速增长，当前以消费(fei)电子和(he)医疗领域为主。
根据智研咨询的数(shu)据，中国柔性传感(gan)器行业市场规模增长速度较快，2022年中国柔性传感(gan)器行业市场规模为21.12亿元，2017-2022年的CAGR为20.2%。在2022年中国柔性传感(gan)器产业链下游占比中，医药领域占比为40.05%，消费(fei)电子领域占比为36.22%，其他应用领域占比为23.73%。
随着(zhe)科技的不断进步和(he)应用领域的拓展(zhan)，柔性传感(gan)器在消费(fei)电子、医疗保健、汽(qi)车(che)、工业自动化等领域的广泛应用使全球柔性传感(gan)器行业市场规模也呈现逐年上(shang)涨态(tai)势，2022年全球柔性传感(gan)器市场规模为19.31亿美元，需(xu)求量为2.43万个，均价为7.95美元/个。
MEMS传感(gan)器已逐渐成为时代新(xin)的风口(kou)。随着(zhe)机器人产业智能化的发展(zhan)，MEMS传感(gan)器适(shi)应更(geng)加多元的应用场景，具备更(geng)复杂的动作信(xin)号采(cai)集与控制，极致状况下甚至(zhi)可以使机器手(shou)臂配上(shang)有触觉感(gan)知的夹爪(zhao)达(da)到媲美人手(shou)的灵活程度。
随着(zhe)机器人的智能化程度不断提(ti)高，其中加载的MEMS传感(gan)器将变得越来越多，据中国电子报(bao)数(shu)据，由于(yu)机器人的智能化程度不同，传感(gan)器等感(gan)知部分约占机器人总成本的10%到20%，机器人领域有望继消费(fei)电子、汽(qi)车(che)之(zhi)后，成为MEMS传感(gan)器的新(xin)兴的主要应用市场。
据Mordor Intelligence数(shu)据，MEMS压力传感(gan)器市场规模估计在2023年为23.6亿美元，预计到2028年将达(da)到31.9亿美元，在预测期间（2023-2028年）以6.20%的复合年增长率增长。
相关企业有哪些？
汉威科技是国内气体传感(gan)器龙头，产品包括(kuo)传感(gan)器、智能仪表、智慧(hui)安全系统解决方案、智慧(hui)环保系统解决方案、智慧(hui)城市系统解决方案、公用事业。其子公司苏州(zhou)能斯达(da)在拓展(zhan)柔性微纳传感(gan)器的应用场景，目前已建立了(le)稳(wen)定的纳米(mi)敏感(gan)材料体系，掌握(wo)了(le)柔性压阻、柔性压电、柔性温湿度、柔性电容四大核心技术(shu)。
根据2023年中报(bao)，苏州(zhou)能斯达(da)订单金额不断增加，应用领域不断拓展(zhan)，柔性微纳传感(gan)器目前已在智能机器人领域有明确的应用，并与小米(mi)科技、九号科技、深圳科易机器人等积极开展(zhan)业务合作，后续发展(zhan)空间广阔(kuo)。2022年3月，小米(mi)长江产业基金以1000万元对公司控股子公司苏州(zhou)能斯达(da)进行增资，增资后将持有苏州(zhou)能斯达(da)5.21%的股权。
弘信(xin)电子子公司瑞浒科技深耕压力传感(gan)器领域，在标准电键传感(gan)器、多键标准传感(gan)器、压力按键定制模块以及家电、手(shou)机、电子烟、无线耳机和(he)电动牙刷等多领域取得了(le)不错成绩。瑞浒科技目前在柔性压力传感(gan)器、压力感(gan)应按键、应变薄膜(mo)等领域，已形成一定积累，产品开始产业化落地，未来也会开展(zhan)其它品类的传感(gan)器和(he)传感(gan)器相关芯片的研发。
柯力传感(gan)是国内应变式传感(gan)器龙头，公司主营业务为研制、生产和(he)销售应变式传感(gan)器（其中主要为应变式称重传感(gan)器）、仪表等元器件(jian)，目前是全球大型钢制传感(gan)器制造企业和(he)工业物(wu)联网应用拓展(zhan)引领者之(zhi)一。
公司开发了(le)三维力、六维力等多维力传感(gan)器可用于(yu)机器手(shou)臂运动与工作载荷(he)监测、曲面研磨抛(pao)光、加工中心精雕加工、医疗设备精密测控等，目前多维力系列产品处于(yu)小批量试制阶段。公司市占率多年高踞国内力学传感(gan)器行业榜首，随着(zhe)人形机器人产业逐渐成熟(shu)，六维传感(gan)器在机器人场景的应用有望成为公司新(xin)的增长点。
苏试试验产品基于(yu)石墨烯的柔性应力振动传感(gan)器与人形机器人所需(xu)的触觉传感(gan)器技术(shu)同源，可直接将产品技术(shu)迁移至(zhi)触觉传感(gan)器领域，且公司在传感(gan)器、检测等领域有深厚(hou)的积累和(he)产业化经验，有望受益于(yu)人形机器人的发展(zhan)。
敏芯股份是我国MEMS传感(gan)器全产业链发展(zhan)的企业，公司以芯片设计起家，目前主要产品线包括(kuo)MEMS声学传感(gan)器、MEMS压力传感(gan)器和(he)MEMS惯性传感(gan)器，是中国少有的拥有全产业链研发与全供应链体系国产化的MEMS企业，并掌握(wo)各环节的核心技术(shu)工艺，其中以MEMS声学传感(gan)器为主营产品。公司客户包括(kuo)华为、传音、小米(mi)、三星、OPPO、联想、索尼、九安医疗、乐心医疗等。
东(dong)华测试是国内结构力学测试仪器龙头企业，公司在持续推(tui)进传感(gan)器的研发，产品布局包括(kuo)加速度传感(gan)器、速度传感(gan)器、位移传感(gan)器、应变传感(gan)器、转速传感(gan)器、压力传感(gan)器、各类缓变量传感(gan)器等，公司全资子公司江苏东(dong)华校准覆盖了(le)东(dong)华测试全部仪器及传感(gan)器产品，并为客户提(ti)供第三方计量校准及检测服务。
奥迪威是国内超声波传感(gan)器龙头企业，主要产品包括(kuo)传感(gan)器和(he)执行器，且具备传感(gan)器芯片等核心部件(jian)的研发能力。公司积极布局汽(qi)车(che)自动驾驶、机器人、智能触控等领域，压触传感(gan)器正与华硕、VIVO、小米(mi)等消费(fei)电子头部厂商合作。
福(fu)莱新(xin)材是国内功能性涂布复合材料领军者，全资子公司欧仁新(xin)材料积极布局电子皮肤领域。浙江欧仁新(xin)材料技术(shu)总监杨晓明此前在电子皮肤（柔性传感(gan)器）有众多专利布局，如基于(yu)柔性压敏元件(jian)的拉伸传感(gan)器、一种柔性温度传感(gan)器及其制备方法、一种基于(yu)改性纸基的高灵敏度柔性压力传感(gan)器及其制备方法。不仅目前公司电子皮肤有技术(shu)积累和(he)专人团队，后续重心也在针对应用端进行开发定制化产品。
芯动联科是MEMS惯性传感(gan)器龙头，公司主要产品为高性能MEMS惯性传感(gan)器，包括(kuo)MEMS陀螺仪和(he)MEMS加速度计，主要应用于(yu)高端工业、高可靠领域和(he)无人系统等领域，包括(kuo)无人驾驶与无人机，涵盖5G通信(xin)、工业4.0、商业航(hang)天(tian)、自动驾驶、石油勘探、船舶(bo)等。
公司是我国较早涉足高性能MEMS惯性传感(gan)器研发的半导体公司，拥有多年在MEMS领域的设计与工艺开发经验，目前已经掌握(wo)高性能MEMS惯性传感(gan)器的核心技术(shu)，高性能MEMS陀螺仪的核心性能指标已达(da)到国际先进水平(ping)，是目前我国为数(shu)不多可稳(wen)定量产高性能MEMS惯性传感(gan)器的企业。
高华科技是高可靠传感(gan)器标杆龙头，主要从事主营业务为高可靠性传感(gan)器及传感(gan)器网络系统的生产及销售业务，主要产品为各类压力、加速度、温湿度、位移等传感(gan)器。公司MEMS技术(shu)逐步渗透压力传感(gan)器产业链全流程，并已经具备芯片自主设计能力。