本文來(lái)自微信公眾號(hào)“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/莫婷婷。
具身智能指的是智能系統(tǒng)或機(jī)器通過(guò)感知和交互與環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)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(lái)，例如機(jī)器人。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，具身智能機(jī)器人是人工智能終極形態(tài)。具身智能機(jī)器人指的是機(jī)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(dòng)、執(zhí)行任務(wù)等。在真正完成具身智能升級(jí)之前，傳感器將在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
那么，具身智能對(duì)傳感器有怎么樣的需求呢？先從感知功能來(lái)看。
感知包括視覺聽覺味覺觸覺等，具身智能機(jī)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(dòng)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(shí)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(jī)器人實(shí)現(xiàn)真正具身智能，通過(guò)感知的傳遞才能完成對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的指導(dǎo)。
天太機(jī)器人仿生機(jī)器人BU負(fù)責(zé)人劉瑗瑗認(rèn)為，傳感會(huì)引起運(yùn)動(dòng)控制的范式變化，這種變化包括來(lái)自視覺、運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃、五感對(duì)齊以及預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)控制下一幀等。例如在抓握某件物品的時(shí)候，會(huì)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(guò)力覺傳感器調(diào)整抓握力，進(jìn)而完成一系列動(dòng)作。
目前來(lái)看，在機(jī)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(jī)器人Optimus Gen2抓取、傳遞雞蛋，要實(shí)現(xiàn)拿得穩(wěn)且不會(huì)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(chǎng)份額。當(dāng)前柔性觸控控制最關(guān)鍵的是要解決壓感、滑動(dòng)感的問(wèn)題，也就是解決不捏碎、拿得穩(wěn)的問(wèn)題，接下來(lái)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(jī)器人Tora，兩只手上搭載了超過(guò)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(cè)量0.01N的力，采樣頻率達(dá)1000HZ，能實(shí)現(xiàn)多軸輸出、多元部署，可測(cè)量壓覺、力覺、滑覺等15種物理量，能捕捉接觸面上亞毫米級(jí)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(cè)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(shí)測(cè)量中性坐標(biāo)系（OXYZ）內(nèi)的三個(gè)力（FX、FY、FZ）和三個(gè)力矩（MX、MY、MZ）。目前機(jī)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(jī)器人&通用測(cè)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(jī)器人的應(yīng)用中，除了精度，重量、價(jià)格都是考量力傳感器的關(guān)鍵要素之一。未來(lái)，隨著機(jī)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。
