編者按：傳感器作為“信息時(shí)代的神經(jīng)末梢”，已滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的每一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。2025年10月以來，《中國電子報(bào)》邀請(qǐng)九三中央科技委副主任、中國傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常務(wù)副理事長郭源生開設(shè)“郭源生細(xì)說傳感器”專欄，聚焦電力、重大裝備、智能制造、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療與大健康、智能家電及消費(fèi)電子、城市安防、低空經(jīng)濟(jì)八大領(lǐng)域與場景，先后刊登《“坐陣”發(fā)電側(cè)，傳感器成新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基石》《儲(chǔ)能傳感器明確三大核心發(fā)展方向》等文章，受到讀者廣泛關(guān)注，好評(píng)如潮。本次刊發(fā)的是重大裝備領(lǐng)域的第五篇，聚焦人形機(jī)器人傳感器，就其應(yīng)用前景、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、未來建議等進(jìn)行展開闡述，以形成產(chǎn)業(yè)共識(shí)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

作者丨九三中央科技委副主任，中國傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常務(wù)副理事長 郭源生

在人形機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室即將走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，傳感器的技術(shù)突破與系統(tǒng)配置直接決定了其動(dòng)作精度、交互能力與場景適配范圍。不同于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人單一固定的作業(yè)模式，人形機(jī)器人需要在動(dòng)態(tài)復(fù)雜環(huán)境中自主決策、靈活運(yùn)動(dòng)，既要精準(zhǔn)控制自身關(guān)節(jié)與動(dòng)力系統(tǒng)，又要實(shí)時(shí)感知外界環(huán)境與服務(wù)對(duì)象狀態(tài)，而這一切都依賴于構(gòu)建的“感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，被喻為“電子五官”與“電子皮膚”的傳感器。

從技術(shù)本質(zhì)來看，傳感器是人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)“類人化”的基礎(chǔ)前提，其核心可劃分為內(nèi)傳感器與外傳感器兩大體系。內(nèi)傳感器聚焦機(jī)體自身狀態(tài)感知，解決“自身怎么動(dòng)”的問題；外傳感器專注外界信息交互，解決“如何與世界對(duì)話” 的疑問。兩者協(xié)同工作，構(gòu)成了人形機(jī)器人智能行為的底層支撐。

當(dāng)前，人形機(jī)器人正處于全球產(chǎn)業(yè)化爆發(fā)前夜。公開數(shù)據(jù)顯示，2024年全球人形機(jī)器人原型機(jī)數(shù)量已超50款，涵蓋消費(fèi)服務(wù)、工業(yè)生產(chǎn)、特種作業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。行業(yè)普遍預(yù)測，到2030年，全球人形機(jī)器人量產(chǎn)規(guī)模將突破100萬臺(tái)/年，與之配套的傳感器市場規(guī)模有望超過3000億美元。作為“機(jī)器換人”戰(zhàn)略的核心支撐，傳感器技術(shù)的成熟度不僅決定著人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，更成為衡量國家高端制造實(shí)力的重要標(biāo)志。

內(nèi)傳感器是人形機(jī)器人感知自身狀態(tài)的 “神經(jīng)中樞”，其核心聚焦于機(jī)體內(nèi)部的各類物理參數(shù)采集與狀態(tài)監(jiān)測，具體涵蓋關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、整體姿態(tài)平衡及故障預(yù)警等關(guān)鍵維度。始終監(jiān)控著機(jī)器人內(nèi)部零部件的動(dòng)態(tài)指標(biāo)處于精準(zhǔn)、安全、穩(wěn)定、健康運(yùn)行狀態(tài)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測異常數(shù)據(jù)，提前預(yù)警機(jī)械故障、過載運(yùn)行等風(fēng)險(xiǎn)，避免設(shè)備損壞或安全事故。

核心類型與技術(shù)參數(shù)（標(biāo)桿產(chǎn)品用量參考）

1、關(guān)節(jié)位置/角度傳感器（編碼器）。人形機(jī)器人通常配備20-40個(gè)可活動(dòng)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)均需配置位置/角度傳感器（編碼器）以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。核心功能是實(shí)時(shí)采集關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、位移量與運(yùn)動(dòng)速度，為控制系統(tǒng)提供精確的位置反饋，確保關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)符合預(yù)設(shè)軌跡。編碼器需具備快速響應(yīng)能力，響應(yīng)頻率不低于1kHz，工作溫度范圍覆蓋- 20℃至60℃，滿足不同應(yīng)用場景需求。特斯拉Optimus人形機(jī)器人高精度磁編碼器分辨率達(dá)到24位，支持角度測量誤差≤0.01°。國內(nèi)參數(shù)已接近國際水平，分辨率達(dá)22位，誤差控制在0.02°以內(nèi)。

2、力/力矩傳感器。測量機(jī)器人關(guān)節(jié)受力、末端執(zhí)行器（如手部）的壓力及力矩變化，其精度、抗過載能力與響應(yīng)頻率是關(guān)鍵指標(biāo)。高端六維力傳感器的綜合精度可達(dá)0.1% FS，響應(yīng)頻率高達(dá)10kHz以上，抗過載能力要求達(dá)到500% FS以上，確保在意外碰撞時(shí)不被損壞。高端人形機(jī)器人每臺(tái)配置在10-20只左右，用于手部、腕部、肘部及腿部關(guān)節(jié)。國內(nèi)綜合精度已達(dá)到0.1% FS，并可基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

3、慣性測量單元（IMU）。主要由加速度計(jì)、陀螺儀與磁力計(jì)組成，通過測量機(jī)器人的線性加速度、角速度與磁場強(qiáng)度，實(shí)時(shí)計(jì)算出機(jī)體的姿態(tài)角度（如俯仰角、橫滾角、航向角），確保機(jī)器人在行走、轉(zhuǎn)彎、上下坡等動(dòng)態(tài)場景中保持平衡。關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括零漂、穩(wěn)定性與更新率。高端 IMU 的陀螺儀零漂需控制在0.005°/h以下，加速度計(jì)零漂≤10μg，以保證長時(shí)間運(yùn)行中的姿態(tài)測量精度。更新率方面，需達(dá)到1000Hz以上。單臺(tái)人形機(jī)器人通常配置1-3個(gè)IMU，分別安裝在頭部、軀干與腿部等關(guān)鍵位置。國內(nèi)通過技術(shù)攻關(guān)，已實(shí)現(xiàn)中高端IMU的國產(chǎn)化，零漂指標(biāo)達(dá)到0.008°/h，基本滿足中端人形機(jī)器人的應(yīng)用需求。

4、動(dòng)力系統(tǒng)傳感器。主要包括電池狀態(tài)、電機(jī)運(yùn)行與溫度等傳感器，核心功能是實(shí)時(shí)采集動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，確保能源穩(wěn)定供應(yīng)與設(shè)備安全運(yùn)行。

電池狀態(tài)傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測電池的電壓、電流、剩余電量（SOC）與溫度。其關(guān)鍵參數(shù)包括電壓測量精度（≤±0.5%）、電流測量精度（≤±1%）與SOC估算誤差（≤±3%）。電機(jī)運(yùn)行傳感器則監(jiān)測電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩與電流，確保電機(jī)輸出符合控制指令，出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)觸發(fā)保護(hù)機(jī)制。溫度傳感器分布在電機(jī)、電池、關(guān)節(jié)等關(guān)鍵部件，實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度，當(dāng)溫度超過閾值時(shí)發(fā)出預(yù)警，避免設(shè)備因過熱失效。每臺(tái)機(jī)器人通常需要15-25只，形成全方位的動(dòng)力狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)特點(diǎn)與選型邏輯

1、技術(shù)要求。內(nèi)傳感器的工作環(huán)境復(fù)雜，需承受振動(dòng)、沖擊、溫度變化等多種考驗(yàn)，同時(shí)受安裝空間限制，對(duì)技術(shù)性能提出了嚴(yán)苛要求，核心可概括為 “高精準(zhǔn)、高可靠、抗振動(dòng)、小型化、低功耗” 五大關(guān)鍵詞。

高精準(zhǔn)是內(nèi)傳感器的核心要求，無論是編碼器的位置測量、力傳感器的壓力感知，還是IMU的姿態(tài)計(jì)算，都需要達(dá)到高精度水平，才能確保機(jī)器人動(dòng)作精準(zhǔn)可控。高可靠則要求傳感器在長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行中保持性能穩(wěn)定，平均無故障工作時(shí)間（MTBF）需達(dá)到10000小時(shí)以上?？拐駝?dòng)性能需能承受10-2000Hz的振動(dòng)頻率與5g的加速度沖擊。同時(shí)，要求體積小巧、重量輕便，以適應(yīng)關(guān)節(jié)等狹小安裝空間。

2、選型邏輯。高端機(jī)型面向精密制造、醫(yī)療服務(wù)等高端場景，對(duì)運(yùn)動(dòng)精度與可靠性要求極高，選型時(shí)優(yōu)先采用高性能傳感器；中端機(jī)型主要應(yīng)用于普通工業(yè)生產(chǎn)、家庭服務(wù)等場景，選型時(shí)兼顧性能與成本，采用中端傳感器產(chǎn)品；入門機(jī)型面向低端服務(wù)、教育娛樂等場景，對(duì)性能要求相對(duì)較低，選型時(shí)以成本控制為核心，采用經(jīng)濟(jì)型傳感器。此外，場景適應(yīng)性也是選型的重要考量因素。例如用于戶外巡檢的人形機(jī)器人，其內(nèi)部傳感器需具備更強(qiáng)的溫濕度耐受能力；用于精密裝配的機(jī)器人，則需重點(diǎn)提升力傳感器與編碼器的精度等級(jí)。

外傳感器是與外部世界交互的“感知窗口”，其核心聚焦于采集外界環(huán)境、功能目標(biāo)、服務(wù)對(duì)象及其他系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部環(huán)境的信息互通。如果說內(nèi)傳感器解決了人形機(jī)器人 “自身怎么動(dòng)” 的問題，那么外傳感器則回答了 “識(shí)別外界環(huán)境現(xiàn)狀，主體是什么、服務(wù)對(duì)象怎么交互” 的關(guān)鍵命題。需要具備三大能力：一是環(huán)境感知能力，能夠識(shí)別地形、障礙物、溫度、光線等環(huán)境參數(shù)；二是目標(biāo)識(shí)別能力，能夠精準(zhǔn)定位并識(shí)別服務(wù)對(duì)象、操作物品等目標(biāo)物體；三是交互響應(yīng)能力，能夠感知服務(wù)對(duì)象的指令、情緒及生理狀態(tài)，做出相應(yīng)的反饋動(dòng)作。

外傳感器的性能直接決定了人形機(jī)器人的場景適配能力和特定功能實(shí)現(xiàn)。缺乏優(yōu)質(zhì)外傳感器的機(jī)器人，如同 “盲人摸象”，無法準(zhǔn)確認(rèn)知周圍環(huán)境，更難以提供有效的服務(wù)。而完善的外傳感器體系，能讓機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中自主導(dǎo)航、精準(zhǔn)操作、貼心服務(wù)，真正融入人類生產(chǎn)生活。

核心類型與場景適配

1、通用基礎(chǔ)外傳感器（全場景標(biāo)配）。涵蓋視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺五大類，為機(jī)器人提供基礎(chǔ)的環(huán)境感知與交互能力，適用于各類通用場景。

視覺傳感器是機(jī)器人的 “眼睛”，主要包括攝像頭、激光雷達(dá)等設(shè)備，核心功能是采集圖像與空間距離信息，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別、環(huán)境建模與路徑規(guī)劃。

聽覺傳感器相當(dāng)于 “耳朵”，以陣列麥克風(fēng)為核心，配合語音識(shí)別模塊，實(shí)現(xiàn)聲音采集、聲源定位與語音指令解析。其不僅能識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)普通話指令，還能適配方言與嘈雜環(huán)境，提升交互的便捷性。

嗅覺傳感器是 “鼻子”，通過檢測空氣中的氣體成分，實(shí)現(xiàn)氣味識(shí)別、危險(xiǎn)氣體預(yù)警等功能。例如在家庭場景中識(shí)別燃?xì)庑孤?，在工業(yè)場景中檢測有毒氣體，在醫(yī)療場景中輔助疾病診斷。

味覺傳感器是“舌頭”，主要用于食品檢測、水質(zhì)分析等特定場景，通過檢測物質(zhì)的化學(xué)成分，判斷其味道、純度等指標(biāo)，適用于餐飲服務(wù)、食品質(zhì)檢等領(lǐng)域。

觸覺傳感器相當(dāng)于“皮膚”，分布在手部、肢體等與外界接觸的部位，能夠感知壓力、溫度、濕度等物理參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)抓取、安全交互等功能。例如在抓取易碎物品時(shí)控制力度，在與人接觸時(shí)避免用力過猛。

2、場景化外傳感器（按功能定制）。根據(jù)服務(wù)/居家養(yǎng)老、工業(yè)/特種、安防等不同場景的需求，配置差異化的傳感器產(chǎn)品，提升機(jī)器人在特定場景的適配能力。

服務(wù)/居家養(yǎng)老場景：以生物傳感模塊為核心，包括心率傳感器、體溫傳感器、跌倒檢測傳感器等。這些傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測老人的生理狀態(tài)與活動(dòng)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并發(fā)出預(yù)警，為養(yǎng)老陪護(hù)提供安全保障。

工業(yè)/特種場景：側(cè)重環(huán)境適應(yīng)性與專業(yè)檢測能力，包括工業(yè)視覺傳感器、紅外測溫傳感器、氣體檢測傳感器、防爆傳感器等。例如在高溫工業(yè)場景中，配置耐高溫的紅外測溫傳感器；在化工場景中，配備防爆型氣體檢測傳感器。

安防場景：聚焦安全監(jiān)測與識(shí)別能力，包括人臉識(shí)別、移動(dòng)監(jiān)測、異常聲響等傳感器。實(shí)現(xiàn)人員身份核實(shí)、異常行為監(jiān)測、危險(xiǎn)預(yù)警等功能，提升安防巡邏的有效性。

外傳感器具體應(yīng)用場景

1、日常生活服務(wù)場景。家居清潔場景中，視覺傳感器與距離傳感器構(gòu)成核心感知組合；餐飲服務(wù)場景中，通過圖像識(shí)別技術(shù)精準(zhǔn)識(shí)別餐具、食物的種類與位置，為抓取動(dòng)作提供定位支撐。力傳感器與觸覺傳感器協(xié)同工作，在抓取餐具時(shí)，力傳感器感知抓取力度，觸覺傳感器檢測接觸狀態(tài)，確保平穩(wěn)抓取不滑落；在擺放餐具時(shí)，根據(jù)觸覺反饋調(diào)整放置力度，避免碰撞損壞。針對(duì)熱食服務(wù)場景，還會(huì)配置紅外測溫傳感器，檢測食物溫度并提醒用戶，避免燙傷。養(yǎng)老陪護(hù)場景中，生物傳感模塊是核心配置，通過心率傳感器、體溫傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測老人的生理指標(biāo)，數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)通過云端發(fā)送預(yù)警信息給家屬或醫(yī)護(hù)人員。視覺傳感器與聽覺傳感器形成交互響應(yīng)體系，視覺傳感器捕捉老人的動(dòng)作狀態(tài)，識(shí)別跌倒、暈倒等危險(xiǎn)情況；聽覺傳感器精準(zhǔn)拾音，解析老人的語音指令，即使在方言或嘈雜環(huán)境下也能有效響應(yīng)。部分高端養(yǎng)老機(jī)器人還配備嗅覺傳感器，通過檢測老人呼出氣體的成分，輔助判斷健康狀況。

2、工業(yè)生產(chǎn)場景。精密裝配場景中，視覺傳感器與力傳感器的協(xié)同應(yīng)用是核心技術(shù)方案。視覺傳感器通過高清圖像采集，實(shí)現(xiàn)零件的精準(zhǔn)定位，誤差控制在微米級(jí)；力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測裝配過程中的壓力變化，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，控制系統(tǒng)及時(shí)調(diào)整動(dòng)作，避免零件損壞。物料搬運(yùn)場景中，激光雷達(dá)與距離傳感器構(gòu)建了全方位的環(huán)境感知體系。質(zhì)量檢測場景中，視覺傳感器與紅外傳感器的應(yīng)用最為廣泛。視覺傳感器通過高分辨率圖像采集，識(shí)別產(chǎn)品表面的劃痕、凹陷、色差等外觀瑕疵，檢測精度可達(dá) 0.01mm；紅外傳感器則檢測產(chǎn)品的溫度分布，發(fā)現(xiàn)因內(nèi)部故障導(dǎo)致的溫度異常。部分高端檢測機(jī)器人還配備光譜傳感器，通過分析物質(zhì)的光譜特性，檢測產(chǎn)品的成分與純度，適用于食品、藥品、化工等行業(yè)的質(zhì)量控制。傳感器的應(yīng)用使質(zhì)量檢測效率提升 50% 以上，且檢測結(jié)果更加客觀準(zhǔn)確。

3、特種作業(yè)場景。消防救援場景中，紅外熱成像傳感器是核心配置，能夠穿透煙霧、黑暗等復(fù)雜環(huán)境，精準(zhǔn)定位被困人員的位置，為救援行動(dòng)提供關(guān)鍵支撐。氣體傳感器則實(shí)時(shí)檢測現(xiàn)場的有毒有害氣體濃度，如一氧化碳、硫化氫等。距離傳感器與視覺傳感器協(xié)同工作，識(shí)別火災(zāi)現(xiàn)場的障礙物、坍塌風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，幫助機(jī)器人規(guī)劃安全的救援路徑。部分戶外巡檢機(jī)器人還配備聲學(xué)傳感器，通過檢測設(shè)備運(yùn)行的聲音異常，判斷設(shè)備故障，適用于電力、水利、鐵路等領(lǐng)域的戶外設(shè)施巡檢。安防巡邏場景中，人臉識(shí)別傳感器承擔(dān)著身份核實(shí)的核心任務(wù)，能夠快速識(shí)別人員身份，發(fā)現(xiàn)可疑人員并及時(shí)預(yù)警。聽覺傳感器則捕捉異常聲響，如玻璃破碎聲、呼救聲等，觸發(fā)機(jī)器人的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。在夜間安防場景中，紅外夜視傳感器與熱成像傳感器協(xié)同工作，確保全天候監(jiān)控能力，提升安防巡邏的有效性。

4、人機(jī)交互場景。語音交互是最基礎(chǔ)的交互方式，陣列麥克風(fēng)與語音識(shí)別模塊構(gòu)成核心系統(tǒng)。語音識(shí)別模塊支持普通話、方言及多種外語的識(shí)別，識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá) 98% 以上。嗅覺交互主要通過復(fù)雜氣體傳感器實(shí)現(xiàn)。能夠甄別空氣中的多種氣體成分，如香水味、食物氣味、異味等，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字化描述，幫助機(jī)器人理解人類的生活場景與需求。肢體交互通過觸覺傳感器與視覺傳感器的協(xié)同實(shí)現(xiàn)。分布在機(jī)器人的手部、手臂等部位，能夠感知人類的手勢動(dòng)作、擁抱力度等，實(shí)現(xiàn)自然的肢體溝通。視覺傳感器則捕捉人類的肢體動(dòng)作意圖，如揮手示意、指向某個(gè)物體等，機(jī)器人根據(jù)這些動(dòng)作做出相應(yīng)的響應(yīng)。表情交互是提升人機(jī)交互情感化的關(guān)鍵，高清視覺傳感器能夠精準(zhǔn)識(shí)別人類的面部表情，如開心、憤怒、悲傷、疲憊等。通過 AI 算法分析表情特征，機(jī)器人能夠理解人類的情緒狀態(tài)，并反饋相應(yīng)的神態(tài)與動(dòng)作。

技術(shù)特點(diǎn)與競爭焦點(diǎn)

1、技術(shù)要求。高環(huán)境適應(yīng)性、多模態(tài)融合、低延遲、小型化集成四大核心要求。

高環(huán)境適應(yīng)性需要能在不同溫濕度、光照、氣壓等環(huán)境條件下穩(wěn)定工作。需承受- 40℃至85℃的溫度范圍，且具備防塵、防水功能（防護(hù)等級(jí)不低于 IP65）；抵抗電磁干擾、振動(dòng)沖擊等影響；家庭場景的傳感器需適應(yīng)室內(nèi)溫濕度變化，避免因環(huán)境因素導(dǎo)致性能下降。

多模態(tài)融合是通過融合視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等多種傳感器的數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，提升環(huán)境識(shí)別與目標(biāo)檢測的準(zhǔn)確性。

低延遲是保障實(shí)時(shí)交互的核心要求，數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理延遲需控制在毫秒級(jí)。例如語音交互場景中，拾音與識(shí)別延遲需≤100ms，才能實(shí)現(xiàn) “說完即響應(yīng)” 的自然交互體驗(yàn)；工業(yè)裝配場景中，視覺與力傳感器的反饋延遲需≤10ms，確保動(dòng)作調(diào)整的及時(shí)性。

小型化集成需要在保證性能的前提下，盡可能縮小體積、減輕重量，以適應(yīng)頭部、手部、肢體等部位安裝空間有限。例如微型攝像頭的直徑可縮小至5mm以下，小型激光雷達(dá)的重量不足100g等。

2、競爭焦點(diǎn)。外傳感器競爭焦點(diǎn)集中在場景化定制能力，形成了國際巨頭“通用+定制”套件與國內(nèi)企業(yè)聚焦細(xì)分場景突破的競爭格局。例如，國外推出傳感器套件，包含高清攝像頭、激光雷達(dá)、麥克風(fēng)陣列等通用模塊，同時(shí)提供工業(yè)、服務(wù)、特種等多個(gè)場景的定制化擴(kuò)展模塊，能夠滿足不同客戶的多樣化需求。其優(yōu)勢在于技術(shù)成熟度高、產(chǎn)品兼容性好，但其劣勢是成本較高，定制化響應(yīng)速度較慢。國內(nèi)企業(yè)則采取 “聚焦細(xì)分場景、實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)突破” 的競爭策略，針對(duì)特定場景的核心需求，打造高性能、低成本的專用傳感器產(chǎn)品。例如國內(nèi)企業(yè)推出的柔性電子皮膚陣列，成本僅為國際同類產(chǎn)品的60%左右。

國內(nèi)企業(yè)的競爭優(yōu)勢體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是對(duì)本土場景的深度理解，能夠快速響應(yīng)國內(nèi)客戶的個(gè)性化需求；二是成本控制能力強(qiáng)，通過本土化生產(chǎn)與供應(yīng)鏈優(yōu)化，大幅降低產(chǎn)品價(jià)格；三是定制化響應(yīng)速度快，能夠根據(jù)特定場景的需求，在短時(shí)間內(nèi)完成傳感器的研發(fā)與適配。但與國際相比，在多模態(tài)融合技術(shù)、高端芯片自主化等方面仍存在差距，需要進(jìn)一步突破核心技術(shù)瓶頸。

市場規(guī)模與需求預(yù)測

隨著人形機(jī)器人密集發(fā)布與商業(yè)化落地加速，傳感器市場已進(jìn)入快速增長期。

1、當(dāng)前規(guī)模。數(shù)據(jù)顯示，2024年全球人形機(jī)器人傳感器市場規(guī)模約為32億美元，其中內(nèi)傳感器占比70%，市場規(guī)模約22.4億美元；外傳感器占比30%，市場規(guī)模約9.6億美元。內(nèi)傳感器中，關(guān)節(jié)位置/角度傳感器（編碼器）、力/力矩傳感器是主要增長點(diǎn)。2024年六維力傳感器出貨量同比大增1100%，國產(chǎn)化率從四年前的19% 躍升至 57.8%，標(biāo)志著國產(chǎn)傳感器企業(yè)全面進(jìn)入技術(shù)兌現(xiàn)期。編碼器市場則呈現(xiàn) “高端國際壟斷、中低端國產(chǎn)替代” 的格局，國內(nèi)企業(yè)的市場份額逐步提升。外傳感器市場中，視覺傳感器與激光雷達(dá)需求最為旺盛。隨著多模態(tài)融合技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人對(duì)視覺與距離感知的需求持續(xù)增長。

2、需求預(yù)測。行業(yè)普遍看好人形機(jī)器人傳感器市場的增長潛力，預(yù)計(jì)2027年全球市場規(guī)模有望突破600億美元，較2024年增長近18倍，年復(fù)合增長率超過150%。到2030年傳感器市場規(guī)模將超過3000億美元，成為全球增長最快的高端制造領(lǐng)域之一。

細(xì)分市場中，內(nèi)傳感器仍將占據(jù)主導(dǎo)地位，2030年市場規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)2100億美元，占比70%。其中，力/力矩傳感器、高精度編碼器的增長速度最快，年復(fù)合增長率將超過180%，主要受益于高端人形機(jī)器人對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的需求提升。外傳感器市場規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)900億美元，占比30%，視覺傳感器、柔性電子皮膚、低成本激光雷達(dá)將成為增長核心，年復(fù)合增長率超過120%。

核心瓶頸與突破方向

國內(nèi)人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨四大共性瓶頸，制約著行業(yè)向高端化、規(guī)?；l(fā)展。

一是高端芯片依賴進(jìn)口是最突出問題。傳感器的信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理專用芯片仍依賴進(jìn)口芯片，如ADI的信號(hào)調(diào)理芯片、英偉達(dá)的AI處理芯片等。進(jìn)口芯片不僅成本高，而且存在供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，一旦國際形勢變化，可能影響產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定。

二是算法落后是核心技術(shù)瓶頸。傳感器的精準(zhǔn)測量、多模態(tài)融合、環(huán)境適應(yīng)性優(yōu)化等都要依托先進(jìn)算法。國際巨頭憑借長期的數(shù)據(jù)積累與算法迭代，在信號(hào)降噪、誤差補(bǔ)償、數(shù)據(jù)融合等算法上處于領(lǐng)先地位，國內(nèi)企業(yè)在算法精度與實(shí)時(shí)性上仍有差距。

三是認(rèn)證周期長制約著市場拓展。人形機(jī)器人傳感器需要通過工業(yè)級(jí)、消費(fèi)級(jí)等多重認(rèn)證，國際認(rèn)證體系復(fù)雜、周期長，通常需要1-2年時(shí)間。國內(nèi)企業(yè)由于缺乏認(rèn)證經(jīng)驗(yàn)與渠道，產(chǎn)品進(jìn)入國際市場的門檻較高。

四是工藝不成熟影響產(chǎn)品可靠性。對(duì)生產(chǎn)工藝要求極高，如力傳感器的應(yīng)變片粘貼工藝、編碼器的光柵制造工藝等，國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性不足，導(dǎo)致產(chǎn)品的一致性與長期可靠性低于國際水平，影響了高端市場的拓展。

內(nèi)傳感器技術(shù)趨勢

1、高精度迭代。精度提升是內(nèi)傳感器的核心發(fā)展趨勢，將朝著“極致精準(zhǔn)”的方向持續(xù)迭代。編碼器的分辨率將從當(dāng)前主流的20-24位提升至25-28位，角度測量誤差控制在 0.001°以內(nèi)。力傳感器的精度將突破±0.05% FS，部分高端產(chǎn)品可達(dá)±0.02% FS，能夠捕捉更微小的力變化，實(shí)現(xiàn)更柔順的動(dòng)作控制。IMU的零漂指標(biāo)將進(jìn)一步優(yōu)化，陀螺儀零漂≤0.005°/h，加速度計(jì)零漂≤5μg，通過算法補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)長時(shí)間運(yùn)行中的精度穩(wěn)定性。同時(shí)，重復(fù)性誤差、溫度漂移等指標(biāo)也將持續(xù)改善。

2、高集成化。通過“多功能一體化”來解決人形機(jī)器人安裝空間有限、部件繁多問題。開發(fā)“位置+力+溫度”三合一關(guān)節(jié)傳感器可同時(shí)測量關(guān)節(jié)位置、受力檢測與溫度等功能，能夠同時(shí)降低布線復(fù)雜度與成本。高集成化的技術(shù)支撐包括微型化傳感元件、高密度封裝工藝、多通道信號(hào)處理芯片等。

3、低功耗優(yōu)化。隨著MEMS技術(shù)的持續(xù)升級(jí)，傳感器的平均功耗將從當(dāng)前的100mW 降至50mW以下，部分微型傳感器可低至10mW以內(nèi)。低功耗優(yōu)化將通過三個(gè)路徑實(shí)現(xiàn)：一是采用低功耗傳感元件與芯片，如 MEMS 陀螺儀、低功耗 ADC 芯片等，降低硬件功耗；二是優(yōu)化工作模式，采用 “休眠-喚醒” 自適應(yīng)模式，在無需高頻率測量時(shí)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，減少能耗；三是優(yōu)化信號(hào)處理算法，降低數(shù)據(jù)處理過程中的功耗。

外傳感器技術(shù)趨勢

1、多模態(tài)融合。核心方向是構(gòu)建“視覺+激光雷達(dá)+觸覺+聽覺”多參數(shù)融合感知體系，提升環(huán)境識(shí)別的準(zhǔn)確性與可靠性。將實(shí)現(xiàn)三大突破：一是融合延遲大幅降低，從當(dāng)前的50ms降至10ms以下，確保實(shí)時(shí)交互需求；二是識(shí)別準(zhǔn)確率顯著提升，達(dá)到 99.8% 以上，能夠在復(fù)雜環(huán)境中精準(zhǔn)識(shí)別目標(biāo)；三是抗干擾能力增強(qiáng)，通過多源數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證，減少單一傳感器受環(huán)境干擾導(dǎo)致的誤判。例如，在家庭服務(wù)場景中，機(jī)器人通過視覺傳感器識(shí)別物體形狀、激光雷達(dá)測量距離、觸覺傳感器感知質(zhì)地、聽覺傳感器捕捉聲音，多源數(shù)據(jù)融合后，能夠更準(zhǔn)確地判斷物體屬性與用戶需求。

2、場景定制深化。從“通用型”向“專用型”轉(zhuǎn)變，為養(yǎng)老、工業(yè)、特種等細(xì)分場景提供定制化解決方案。養(yǎng)老陪護(hù)場景將以生物傳感為核心，集成心率、體溫、跌倒檢測、語音交互等傳感器，重點(diǎn)提升生理狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性與交互的便捷性。工業(yè)生產(chǎn)場景的套件將聚焦精密測量與安全監(jiān)測，集成高精度視覺、力、紅外測溫、氣體檢測等傳感器。特種作業(yè)場景的套件將突出環(huán)境適應(yīng)性，如消防救援套件集成耐高溫、防水的紅外熱成像、氣體、距離等傳感器；戶外巡檢套件集成抗強(qiáng)光、抗暴雨的激光雷達(dá)、視覺、定位等傳感器。場景定制化的核心是深入理解場景需求，優(yōu)化其性能參數(shù)與配置組合，提升產(chǎn)品的場景適配能力。

3、智能化升級(jí)。通過內(nèi)置AI芯片，實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算，減少對(duì)主機(jī)算力的依賴，使其具備實(shí)時(shí)目標(biāo)分類、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判等功能。通過低功耗AI芯片、輕量化深度學(xué)習(xí)算法、邊緣計(jì)算框架等，能夠處理更復(fù)雜的場景數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的智能決策。使傳感器從 “數(shù)據(jù)采集器” 轉(zhuǎn)變?yōu)?nbsp;“智能感知單元”，提升機(jī)器人的決策效率與響應(yīng)速度。例如，視覺傳感器內(nèi)置AI芯片后，能夠直接識(shí)別物體類別、人類動(dòng)作與表情，無需主機(jī)進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算；激光雷達(dá)能夠?qū)崟r(shí)識(shí)別障礙物類型，預(yù)判碰撞風(fēng)險(xiǎn)，提前發(fā)出預(yù)警。

4、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)化。提升耐溫、防塵、防水、抗干擾等性能指標(biāo)，適配“全天候、全地形”等極端場景。工作溫度范圍將擴(kuò)展至- 40℃至125℃，能夠在高溫、低溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。防塵防水等級(jí)將提升至IP67以上，部分特種場景傳感器可達(dá)IP68，滿足戶外、水下等復(fù)雜環(huán)境需求?？垢蓴_能力將顯著增強(qiáng)，能夠抵抗電磁干擾、振動(dòng)沖擊、強(qiáng)光照射等影響，確保測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。其核心是材料技術(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。例如，采用耐高溫、耐腐蝕的新型材料；優(yōu)化傳感器的密封結(jié)構(gòu)，提升防塵防水性能；采用抗干擾電路設(shè)計(jì)與信號(hào)處理算法，降低外部干擾的影響。

全域融合趨勢

1、內(nèi)感外知數(shù)據(jù)互通。打破內(nèi)、外傳感器的數(shù)據(jù)壁壘、構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)全域數(shù)據(jù)互通及協(xié)同處理的關(guān)鍵。例如，機(jī)器人在行走過程中，內(nèi)傳感器監(jiān)測關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與姿態(tài)平衡數(shù)據(jù)，外傳感器采集地形與障礙物信息，兩者數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互通后，控制系統(tǒng)能夠根據(jù)地形情況調(diào)整關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，確保行走穩(wěn)定。在精密操作場景中，內(nèi)傳感器的力反饋數(shù)據(jù)與外傳感器的視覺定位數(shù)據(jù)融合，能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的操作控制。

數(shù)據(jù)互通的核心技術(shù)是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與數(shù)據(jù)融合平臺(tái)。行業(yè)將逐步形成標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)不同類型、不同品牌傳感器的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。同時(shí)，通過構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)融合算法框架，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外傳感器數(shù)據(jù)的深度融合，提升數(shù)據(jù)的利用價(jià)值。

2、動(dòng)態(tài)適配優(yōu)化。通過AI算法聯(lián)動(dòng)動(dòng)作與場景，實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)調(diào)整、精準(zhǔn)適配”。使機(jī)器人能夠根據(jù)自身狀態(tài)與外部環(huán)境的變化，實(shí)時(shí)調(diào)整動(dòng)作參數(shù)，優(yōu)化交互效果。

例如，機(jī)器人在不同地面行走時(shí)，能夠根據(jù)外傳感器檢測的地面摩擦力數(shù)據(jù)，通過AI 算法調(diào)整內(nèi)傳感器的關(guān)節(jié)力度控制參數(shù)，避免滑倒；在抓取不同重量的物體時(shí)，外傳感器識(shí)別物體重量，內(nèi)傳感器調(diào)整抓取力度，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)抓取。這種動(dòng)態(tài)適配優(yōu)化將使機(jī)器人的動(dòng)作更加靈活、自然，提升場景適配能力與交互體驗(yàn)。

1、 國產(chǎn)化率目標(biāo)。推動(dòng)傳感器國產(chǎn)化是人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心任務(wù)，可設(shè)定出明確的提升目標(biāo)。到2027年，內(nèi)傳感器國產(chǎn)化率超過50%，其中編碼器、力/力矩傳感器等核心產(chǎn)品的國產(chǎn)化率達(dá)到60%以上；外傳感器國產(chǎn)化率超過40%，激光雷達(dá)、視覺傳感器的國產(chǎn)化率達(dá)到50%左右。到2030年，高端內(nèi)傳感器國產(chǎn)化率超過80%；外傳感器國產(chǎn)化率超過70%，參與國際市場競爭。同時(shí)突破高端芯片、核心算法、精密制造等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

2、成本控制目標(biāo)。到2027年，通過規(guī)模化生產(chǎn)、技術(shù)創(chuàng)新、供應(yīng)鏈優(yōu)化等方式，使得內(nèi)傳感器平均成本降低20%，其中力/力矩傳感器、編碼器的成本降幅達(dá)到30%以上；激光雷達(dá)、柔性電子皮膚等外傳感器平均成本降低40%。到2030年，內(nèi)、外傳感器分別降低40%、60%，進(jìn)入普通家庭與中小企業(yè)市場。

政策與產(chǎn)業(yè)支撐

1、政策扶持。國家出臺(tái)的《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》中，明確將傳感器作為核心零部件，納入重點(diǎn)支持領(lǐng)域，鼓勵(lì)企業(yè)加大研發(fā)投入，突破核心技術(shù)瓶頸。同時(shí)，政策支持傳感器企業(yè)參與國家重大科技項(xiàng)目，給予研發(fā)費(fèi)用加計(jì)扣除、稅收減免等優(yōu)惠政策。產(chǎn)業(yè)基金方面，國家設(shè)立了200億元人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基金，重點(diǎn)支持傳感器、芯片、算法等核心領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。地方政府也紛紛出臺(tái)配套政策，如長三角、珠三角地區(qū)設(shè)立地方產(chǎn)業(yè)基金，對(duì)傳感器企業(yè)給予土地、資金、人才等方面的支持，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展。

政策扶持還包括標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，國家將加快制定人形機(jī)器人傳感器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、測試方法與認(rèn)證體系，規(guī)范市場秩序，提升產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，支持國內(nèi)企業(yè)參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定，提升國際話語權(quán)。

2、產(chǎn)業(yè)集群。我國已形成長三角、珠三角、京津冀三大人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)集群，構(gòu)建了全鏈條產(chǎn)業(yè)布局，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。長三角產(chǎn)業(yè)集群以上海、蘇州、杭州為核心，聚集了一批核心企業(yè)，形成了從傳感器研發(fā)、生產(chǎn)、測試到應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。在力傳感器、激光雷達(dá)、視覺傳感器等領(lǐng)域具備優(yōu)勢，研發(fā)投入占全國的40%以上。珠三角產(chǎn)業(yè)集群以深圳、東莞、廣州為核心，聚焦傳感器的規(guī)?；a(chǎn)與供應(yīng)鏈整合。中低端市場擁有完善的電子元器件供應(yīng)體系，傳感器生產(chǎn)成本較低，產(chǎn)量占全國的50%以上。京津冀產(chǎn)業(yè)集群以北京、天津、石家莊為核心，依托高校與科研院所的技術(shù)優(yōu)勢，聚焦高端傳感器的研發(fā)與創(chuàng)新。擁有眾多國家級(jí)科研平臺(tái)，在IMU、高精度編碼器等領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力突出成為技術(shù)創(chuàng)新的重要基地。

三大產(chǎn)業(yè)集群通過產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、技術(shù)合作、資源共享等方式，形成了優(yōu)勢互補(bǔ)、協(xié)同發(fā)展的格局，推動(dòng)我國人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)整體競爭力提升。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)與協(xié)同建議

打造“整機(jī)企業(yè)+傳感器企業(yè)+科研院所+產(chǎn)業(yè)鏈配套企業(yè)” 的協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)是培育產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。整機(jī)企業(yè)與傳感器企業(yè)共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，深入開展技術(shù)合作，根據(jù)需求優(yōu)化傳感器的性能參數(shù)與設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)“整機(jī)牽引、部件迭代” 的良性循環(huán)?？蒲性核鶠楫a(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐，開展核心技術(shù)攻關(guān)，培養(yǎng)專業(yè)人才。高校設(shè)立人形機(jī)器人傳感器相關(guān)專業(yè)，培養(yǎng)從研發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用的復(fù)合型人才，緩解產(chǎn)業(yè)人才短缺問題，這是成就產(chǎn)業(yè)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。抓好產(chǎn)業(yè)鏈配套，提升元器件、材料、設(shè)備等配套能力，是實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，降低產(chǎn)業(yè)成本的關(guān)鍵。

同時(shí)，行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)揮橋梁紐帶作用，組織企業(yè)開展技術(shù)交流、標(biāo)準(zhǔn)制定、市場推廣等活動(dòng)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)資源整合是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的有力手段。

當(dāng)前，全球人形機(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)正處于規(guī)模爆發(fā)前夜，國際巨頭壟斷高端市場的格局尚未完全打破，隨著國產(chǎn)化率的持續(xù)提升、核心技術(shù)的不斷突破、產(chǎn)業(yè)生態(tài)的日益完善，產(chǎn)成本不斷降低，我國有望在這場全球產(chǎn)業(yè)競爭中占據(jù)重要地位。

總之，傳感器競爭是人形機(jī)器人競爭的本質(zhì)，技術(shù)突破與國產(chǎn)化是關(guān)鍵。只有持續(xù)攻克高端芯片、核心算法、精密制造等關(guān)鍵瓶頸，提升傳感器的精度、可靠性與場景適配能力，才能推動(dòng)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。同時(shí)，通過政策扶持、產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)與生態(tài)協(xié)同，構(gòu)建完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系，才能在全球市場競爭中掌握主動(dòng)權(quán)。

未來，人形機(jī)器人將全面滲透到工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、特種作業(yè)、醫(yī)療健康等各個(gè)領(lǐng)域，推動(dòng)人類社會(huì)邁入“人機(jī)共生與協(xié)同”的新時(shí)代。隨著內(nèi)感外知深度融合、場景化與智能化升級(jí)，傳感器將賦予人形機(jī)器人更精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制、更智能的環(huán)境感知、更自然的人機(jī)交互能力。傳感先行，方能決勝智能機(jī)器時(shí)代，這既是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然規(guī)律，也是我國高端制造業(yè)走向國際的重要機(jī)遇。