在人形机器人的供应链中，上游零部件如丝杠、减速器、传感器、电机等都是成本价值占比较高的重要组成部分。其中，传感器作为人形机器人感知与交互的基础，其技术路线的演变及产业进展备受业界关注。

    传感器是人形机器人将对内外环境感知的物理量变换为电量输出的装置，主要分布于传感系统。一般分为内部传感器和外部传感器：

• 内部传感器：主要用来感知和监测机器人自身的状态参数，以调整并控制机器人的运动。主要包括速度传感器和位置传感器等。

• 外部传感器：用来检测机器人周边环境、目标的状态特征等，使机器人能够根据不同的环境进行自动校正和自适应调整，如避障和路线规划等。主要包括力觉传感器、视觉传感器、听觉传感器、触觉传感器、温度传感器等。

    以特斯拉的人形机器人为例，一台人形机器人需要1套视觉传感器、1套位置传感器、14个一维力矩传感器、14个一维压力传感器、 4个六维力矩传感器、10个MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统）触觉传感器（手指部位）、1套薄膜传感器。目前传感器方面的整体趋势是向多维度、高精度、高集成度、高延展性方向发展，高维力矩传感器和高维触觉传感器是传感器方面的当前研究重点。

     传感器成本占比约为30%。以特斯拉Optimus为例，当前整体BOM成本为42.08万元，传感器是价值占比最大的环节，成本达12.86万元，占比约为30%。传感器是机器人感知物理世界的窗口，也是机器人迈向智能化的基础。机器人在智能化发展过程中，不断对感知、交互、运动和控制等多个模块提出更高要求，而传感器在这些模块中发挥着重要作用。

    目前在人形机器人的应用中，力觉传感器、触觉传感器/柔性电子皮肤、视觉传感器、高性能惯性测量单元IMU等具有较高的价值和市场潜力。

1、视觉传感器

    视觉传感器是具有图像采集处理、数据传输能力的功能专门化嵌入式视觉系统，可实现目标识别定位、尺寸测量、缺陷检测、条码识别等功能，其低成本、小型化、开放式接口、简单易用等优点使其成为机器人应用的必然发展趋势。

    视觉传感器指的即是机器视觉。机器视觉可以分为3D视觉感知及2D视觉成像，在应用上，3D 视觉感知技术相比 2D 成像技术而言也更加广泛。在人形机器人领域，3D视觉感知技术可以让机器人获得更加准确的外部环境信息，降低误差，帮助机器人快速地进行各种动作反应。

    不同厂商技术路线不同。人形机器人视觉方案目前主要以结构光、双目或多目RGB、TOF等的组合方案为主;算法基础强的厂商会采用更为简单的传感器方案，而算法相对薄弱的厂商会选择更为核心的硬件，国内大多厂商使用多传感器融合方案实现环境感知。

2、 听觉传感器

    人形机器人的听觉传感器主要为麦克风，包括声音接收器、信号处理器和音频处理软件等部分。

·声检测型：主要用于测量距离等。由于超声波传感器处理信息简单、成本低、速度快,广泛的被应用于机器人听觉传感器

·语音识别:建立人和机器之问的对话。通过模式识别技术识别未知的输入声音,通常分为特定话者和非特定话者两种方式,特定语音识别是预先提取特定说话者发音的单词或音节的各种特征参数并记录在存储器中,后者为自然语音识别。

    机器人的听觉功能通过听觉传感器采集声音信号,经声卡输人到机器人大脑。机器人拥有了听觉,就能够听懂人类语言,实现语音的人工识别和理解。机器人听觉主要基于麦克风阵列。机器人听力系统，最基本的两个方面，一是自动语音识别，二是声源定位(本质是从所获得的信号中提取目标的位置信息)。对于声源定位，传感器阵列主要是麦克风阵列。MEMS麦克风正逐步成为主流的技术方案。麦克风阵列:相较于单一传感器，麦克风阵列可以提供高质量的信号。麦克风,阵列常采用多个麦克风分布在三维空间，对空间中信号的不同方向和方位的立体感知能力有所提升。麦克风数量一般超过2个，消费级麦克风阵列一般不超过8个。

3、力传感器

    人形机器人的力传感器主要为力矩传感器，其可以在各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知进行检测，将扭力的物理变化转化为精确电信号的一种传感器，为机器人的力控和运动控制提供了力感信息，从而对完成一些复杂、精细的作业，实现机器人智能化其着重要作用。

◆力传感器的作用：通过力反馈，机器人可以实时感知与环境之间的接触力，并调整动作以适应;通过力控制，机器人可以运用这些力信息主动调整及做出动作。力及力矩传感器，可以让机器人在面对不同环境时候更加灵活，也可以提升机器人作业的可靠性。

◆力传感器的分类及原理：按测量原理分类，多维力传感器可以分为压变式、压电式、电容式、光电式等。目前应用最广的是电阻应变式多维力传感器:粘贴应变片的弹性体作为敏感元件，当受到外力作用时，弹性体发生形变并将形变传递给应变片，应变片丝栅形状的变化导致其阻值的变化从而将所受力/力矩转换成电信号输出，具有如精度高、测量范围广、技术成熟等优点。

◆力传感器按照测量维度划分：一维护、三维、六维力/力矩传感器的最常见。一维力传感器适用于力的方向和作用点固定的场景，标定坐标轴为0Z 轴 ;三维力传感器适用于力的方向随机变化，但作用点不变且与标定参考点重合的场景，可同时测量 Fx、Fy、Fz 三个分力;六维力传感器则适用于力的方向和作用点都在三维空间内随机变化的场景，能同时测量 Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz 六个分量。

   六维力传感器:六维力传感器也是维度最高的力觉传感器，它能给出最为全面的力觉信息。六维力传感器的技术难度和使用难度都比较大，对于机器人产业链和其它智能装配来说又非常重要。结构设计、标定与检测、算法设计是六维力/力矩传感器领域的三大壁垒。

   六维力传感器核心参数:精度及准度是多维力传感器的核心指标。

   1)精度:衡量测量结果之间的重复性。在相同环境条件下，多次重复加载相同载荷后，计算得到的传感器测量值的标准差，并除以量程。

   2)准度:衡量测量结果与理论值的偏离程度，是多维力传感器的核心指标。进行多组多维联合加载，得到的测量值与理论值之间的标准偏差，并除以量程，准度涵盖了滞后、线性、蠕变等误差因素，更能体现产品的综合性能。六维力传感器的结构核心部件--弹性体。弹性体是传感器中感知外部受力信息变化的载体，是多维力传感器核心部件。一体化结构(竖梁式。横梁式、十字梁式、圆柱式等)和Stewart并联结构为例，一体化结构加工难度相对较低，但在测量多维力时可能存在维间耦合等问题，Stewart并联结构理论上能更准确测量多维力，但结构复杂，加工与装配难度大。

   六维力传感器的标定:标定是加载标准值载荷，并记录传感器的对应输出原始信号，建立传感器输出信号与所受载荷之间的映射关系。六维力传感器的标定分为静态标定及动态标定。

   1)静态标定:是在静止工况下对传感器施加载荷，然后根据稳定时的输入输出值来进行计算矩阵标定。

   2)动态标定:考虑负载运动对传感器的影响，在运动状态下进行标定，多维力传感器的动态特性重要性较高，多维力传感器的动态性能指标有响,应时间超调量、固有频率、阻尼比、工作带宽等,其中最重要的是响应时间和工作带宽。

六维力传感器的解耦:六维力传感器不可避免地产生维间耦合现象，分为结构性耦合及误差性耦合。传统的应用最多的静态解耦方法是基于最小乘法，求解标定矩阵的广义逆阵，是最广泛的解耦方法。坤维科技作为六维力传感器的领先企业，技术端积累了结构解耦(剥离其他方向的载荷)及算法解耦(直接决定了传感器的扰串性能)。根据坤维科技官网，坤维科技的准度可达0.3%FS以内，达到了国际标准要求。

4、触觉传感器

    大多被排列成矩阵组成阵列触觉传感器，空间分辨率可达毫米级，接近人类的皮肤，因而被称为“电子皮肤”。可覆盖于人形机器人三维载体表面，实现与环境接触力、温度、湿度、震动、材质、软硬等特性的检测，是人形机器人实现类人触觉的关键。

·触觉传感器:机器人的触觉传感系统通过接触来测量物体的物理特征，从而实现对周围环境的感知。触觉传感器从原理上可分为压阻式、电容式、压电式、电感式和光学式，最常用的是压阻式、电容式、压电式，比较新颖的是光学式。触觉传感器可逐渐模拟生物皮肤的复杂属性与功能，如模拟皮肤的柔性、自愈合能力以及对细微力、温度、湿度、物体表面纹理等的感知能力。

·电子皮肤:电子皮肤在不断发展的过程中逐渐实现了多功能传感等特性,并且其灵敏度和精度不断被优化。柔性触觉传感电子皮肤不断发展,在智能医疗、智能控制系统等多个领域发挥着越来越重要的作用。

·触觉传感器的壁垒及难点:

1)技术壁垒:技术端，电子皮肤难以兼顾高柔性和高弹性，且实现多种功能需要多种传感器的融合，会影响到电子皮肤的轻薄性;另外，电子皮肤传感器需要接入采集电路，复杂接线会一定程度影响活动。

2)生产及降本壁垒:具备特殊性能的柔性基底材料高导电活性材料以及用于微加工的材料等价格不菲，且柔性触觉传感器的生产需要基底保持较好的一致性，确保数字稳定性和温度稳定性达到高标准。一些用于活性层的石墨烯、碳纳米管等材料，制备工艺复杂，导致成本居高不下，增加了大规模生产的成本压力。

·触觉传感器的市场空间：

根据QYResearch，2029年全球柔性触觉传感器规模达到53亿美元，其中机器人触觉传感器空间将达到4.3亿美元。我们认为随着机器人技术路线的不断迭代，以及量产的到来，触觉传感器市场规模有望持续增长及超预期。全球柔性触觉传感器市场主要被海外企业占据，主要厂商包括Novasentis、TekscanJapan Displaylnc.(JDl)、Baumer、Fraba，根据QY Research，22年CR5市占率合计约57%.

5、 MEMS传感器

    MEMS传感器是一种集成了微型机械、电路、传感器及控制器的复杂系统, 具备微米甚至纳米级尺寸, 在灵敏度、响应速度、尺寸和成本方面具有独特优势。 MEMS传感器广泛应用于压力、温度、加速度、角速度、力、扭矩和流量等物理量的测量, 并在汽车、电子、工业自动化及机器人等领域发挥着重要作用。在机器人领域, MEMS传感器具有至关重要的作用。

    人形机器人领域:IMU能测量机器人的加速度与角速度，助力跟踪机器人姿势和运动状态;通过提供并分析实时运动数据，实现对机器人运动轨迹和速度的精确控制:还能检测机器人的偏移与倾斜，实时进行姿态稳定和调整。

    高性能MEMS惯性传感器的三大应用领域按功能划分：

    1)惯性导航:核心器件是陀螺仪和加计。每套惯性系统包含三轴陀螺仪和三轴加速度计，分别测量三个自由度的角速率和线加速度。惯性导航不借助外源信息，也不向外发送任何信号，可免受外界干扰影响。除独立使用外，惯性导航还可以与卫星导航结合使用，形成组合导航系统。

    2)惯性测量:利用陀螺仪、加谏度计等惯性敏感元件和电子计算机测量载体相对于地面运动的角速率和加速度，以确定载体的位置和地球重力场参数的组合系统。目前已被应用于石油测斜、城市测绘、地质监测、寻北仪表等领域。

    3)惯性稳控:通过连续监测系统姿态与位置变化，利用伺服机构动态调整系统姿态，使被稳定对象与设定目标保持相对稳定。

    传感器作为人形机器人的“感官核心”，是其实现智能交互与复杂任务执行的硬件基石，直接决定机器人智能化水平与应用边界。从市场来看，2035年全球人形机器人传感器市场规模将达848亿元，2025-2035年CAGR约46.6%，力/力矩、触觉、IMU、视觉四大细分赛道均呈爆发式增长；从技术端看，力传感器以应变式为主流、触觉传感器向电子皮肤演进、IMU聚焦MEMS技术、视觉传感器分化为2D算法驱动与3D硬件直接感知两大路线，材料创新与工艺升级成为核心突破方向；从产业链端看，形成“上游材料零部件-中游传感器制造-下游多场景应用”完整链条，外资主导高端市场，国产企业在政策支持下加速突破，国产化率从30%左右向40%+迈进；从投资端看，国产替代、技术突破、量产增量三大逻辑并行，重点关注力传感器、电子皮肤、MEMS IMU、3D视觉等细分领域的核心企业。