中国国际工业装配及传输技术设备展览会/中国国际智能工厂及自动化技术展览会
2024.08.01-03 北京·中国国际展览中心(顺义馆)
具身智能,即智能系统或机器通过与环境的实时感知和交互展现出的能力,已成为人工智能发展的重要分支。2024年,业界普遍认为将是具身智能产业蓬勃发展的元年,与之相关的产业,尤其是机器人领域,正逐步崭露头角。
行业专家普遍认为,具身智能机器人代表了人工智能的最终形态。这种机器人能像人一样进行环境感知、自主规划、决策、行动和执行任务。而在实现具身智能的全面升级过程中,传感器扮演着举足轻重的角色。
那么,具身智能对传感器有哪些具体需求呢?首先,从感知功能来看,感知涵盖了视觉、听觉、味觉、触觉等多个方面。不同的感知需求需要不同的传感器来支持。例如,视觉感知需要CMOS传感器,听觉需要麦克风和振动传感器,触觉则需要力传感器和温度传感器等。
为了真正实现机器人的具身智能,一套完整的传感系统是必不可少的。只有通过感知信息的传递,才能有效地指导机器人的运动控制。
天太机器人仿生机器人业务负责人刘瑗瑗指出,传感技术的发展将引起运动控制范式的变革。这种变革涉及视觉处理、运动路径规划、五感对齐以及预测运动控制等多个方面。例如,在抓取物品时,机器人会首先利用传感器判断物品的位置和大小,然后调整抓取距离和力度,确保动作的准确性和稳定性。
目前,在机器人的感知中,力控和柔性触觉控制成为核心需求。特斯拉在一段视频中展示了其人形机器人Optimus Gen2抓取和传递鸡蛋的能力。要实现既稳定又不会捏碎鸡蛋的抓取,就需要依赖触觉系统,特别是柔性触觉传感器。
柔性触觉传感器主要分为压阻式、压电式、电容式和光电式等类型,其中电容式占据了约五成的市场份额。目前,柔性触控控制的关键在于解决压感和滑动感的问题,即确保抓取稳定且不会损坏物品。接下来,还需要解决形状、材质和温度等感知问题。
在2023年,帕西尼发布了人形机器人Tora,其手上搭载了超过100颗多维触觉传感器。这些传感器具有极高的力控精度和采样频率,能够测量多种物理量,包括压觉、力觉和滑觉等,甚至可以捕捉接触面上亚毫米级别的微小变形。
在力控方面,力传感器是不可或缺的元器件。根据测量维度的不同,力觉传感器可以分为一至六维力传感器。其中,六维力传感器因其能够同时测量三个力和三个力矩而备受青睐。根据传感元件的不同,六维力传感器又可分为应变片式、光学式和压电/电容式等多种类型。
宇力仪器展示的六轴力传感器M37XX系列,凭借其高精度、低非线性和低串扰等特点,在机器人和通用测试领域具有广泛应用前景。在机器人的应用中,除了精度外,重量和价格也是选择力传感器时需要考虑的关键因素。
未来,随着机器人技能的不断拓展,不仅力控和柔性触觉控制需要持续迭代,视觉等其他传感器也将面临新的挑战和机遇,以满足不同应用领域的需求。