上傳人：智***

認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：機(jī)構(gòu)認(rèn)證

認(rèn)證主體：北京智博睿項(xiàng)目管理有限公司

IP屬地：內(nèi)蒙古

統(tǒng)一社會(huì)信用代碼/組織機(jī)構(gòu)代碼

91110108580898434T

IP屬地：內(nèi)蒙古 上傳時(shí)間：2024-09-10 格式：DOCX 頁數(shù)：11 大?。?.08MB 積分：0 舉報(bào) 版權(quán)申訴

傳感器產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告-人形機(jī)器人感知核心，六維力具發(fā)展?jié)摿幹茊挝唬罕本┲遣╊ｍ?xiàng)目管理有限公司1、傳感器：智能感知核心感知是人形機(jī)器人控制和執(zhí)行的前提。傳感器是一種檢測(cè)裝臵，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求，傳感器的特點(diǎn)包括微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。傳感器包括力矩傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、距離覺傳感器、光學(xué)編碼器等。感知層的傳感器是連接物理世界和數(shù)字世界的紐帶，對(duì)于實(shí)現(xiàn)具身智能具有決定性的作用。在人形機(jī)器人中，較為重要的幾種傳感器有力矩傳感器、觸覺傳感器、IMU、視覺傳感器等。本報(bào)告主要介紹六維力/力矩傳感器（以下簡(jiǎn)稱為“六維力傳感器”）和MEMS慣性傳感器及壓力傳感器。六維力傳感器：是一種能夠測(cè)量物體在六個(gè)方向（即三個(gè)平移方向和三個(gè)旋轉(zhuǎn)方向）上的力和力矩的傳感器。在人形機(jī)器人中，六維力傳感器通常安裝在機(jī)器人的手腕、手臂、腳等與其他物體接觸的部位，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋機(jī)器人與外界環(huán)境的交互力信息，從而實(shí)現(xiàn)精確的力控制和柔順操作。而一維力傳感器主要測(cè)量機(jī)器人在各個(gè)關(guān)節(jié)上受到的力和力矩，可以幫助機(jī)器人感知自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并進(jìn)行精確的動(dòng)作調(diào)整。MEMS壓力傳感器：MEMS壓力傳感器在內(nèi)部壓力檢測(cè)、觸覺反饋等方面或扮演重要角色，可以放臵在靈巧手指尖等與外界經(jīng)常接觸的部位。另外，MEMS壓力傳感器和柔性傳感器可以結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)更加靈活和適應(yīng)性強(qiáng)的傳感解決方案。MEMSIMU（慣性測(cè)量單元）：IMU集成了加速度計(jì)、陀螺儀等傳感器，可以實(shí)時(shí)測(cè)量機(jī)器人的加速度和角速度信息。這些數(shù)據(jù)對(duì)于機(jī)器人的姿態(tài)控制、導(dǎo)航和定位等功能至關(guān)重要。通過IMU，機(jī)器人可以精確地感知自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和位臵變化，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)控制。政策推動(dòng)傳感器行業(yè)發(fā)展。近年來，國(guó)家大力推進(jìn)傳感器等先進(jìn)傳感器的產(chǎn)業(yè)化，陸續(xù)出臺(tái)了一系列支持傳感器行業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策，為國(guó)內(nèi)傳感器的發(fā)展提供了良好環(huán)境，有望推動(dòng)中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步。2、六維力傳感器：人形機(jī)器人核心零部件之一，成本高昂，壁壘較高六維力傳感器是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)柔順化、智能化控制的重要傳感器之一按照測(cè)量維度，力矩傳感器可以分為一至六維力傳感器。力矩傳感器最常見的是一維、三維和六維力傳感器，二維和五維的力傳感器較少。多維力最完整的形式是六維力傳感器，即能夠同時(shí)測(cè)量3個(gè)力分量和3個(gè)力矩分量的傳感器。應(yīng)用在機(jī)器人中，能夠?yàn)闄C(jī)器人的力控制和運(yùn)動(dòng)控制提供必要的力感知信息，對(duì)機(jī)器人完成復(fù)雜、精細(xì)作業(yè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)柔順化、智能化操作起到關(guān)鍵作用。六維力傳感器的需要復(fù)雜的內(nèi)部算法，會(huì)解耦各方向力和力矩間的干擾，使力的測(cè)量更為精準(zhǔn)。比如，高精準(zhǔn)度的軍用六維力器，可以確保在六維度聯(lián)合承載的情況下，測(cè)量值偏差在量程的0.3%FS以內(nèi)。六維力傳感器應(yīng)用范圍廣泛。六維力測(cè)量的需求最早來自航空航天飛行器研究領(lǐng)域，安裝在飛行器內(nèi)部的六維力傳感器用來測(cè)量飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)特性，包括飛行器的升力、阻力、側(cè)向力、俯仰力矩、偏航力矩和滾轉(zhuǎn)力矩。正交三方向力和三方向力矩同時(shí)測(cè)量，所以需要用六維力傳感器。目前六維力/力矩傳感器已廣泛應(yīng)用到眾多領(lǐng)域，如鑄件打磨拋光、工件裝配等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，協(xié)作機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人等醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域，航空航天、深海及核環(huán)境等國(guó)防領(lǐng)域。六維力傳感器的技術(shù)壁壘：彈性體結(jié)構(gòu)（耦合）設(shè)計(jì)、標(biāo)定校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集、解耦算法。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：六維力傳感器形態(tài)多樣。六維力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為核心問題。傳感器的結(jié)構(gòu)受到其應(yīng)用場(chǎng)合的限制，而力敏感元件的形式和布臵將直接影響到傳感器的靈敏度、剛度、線性度、動(dòng)態(tài)性能、維間耦合等，在很大程度上決定著傳感器的性能的優(yōu)劣。目前，六維力/力矩傳感器的結(jié)構(gòu)主要集中在一體化結(jié)構(gòu)和Stewart并聯(lián)結(jié)構(gòu)兩種。其中，一體化結(jié)構(gòu)的六維力傳感器包括豎梁式、橫梁式、復(fù)合梁式、筒式等。標(biāo)定校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)采集。標(biāo)定是傳感器在投入使用前以及使用過程中，校準(zhǔn)使用精度的重要步驟，標(biāo)定結(jié)果的精度直接影響傳感器的使用精度。標(biāo)定精度的主要影響因素有兩方面：一是標(biāo)定裝臵和標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的合理性，及其采集數(shù)據(jù)的精度；二是通過選擇合適的解耦算法對(duì)其進(jìn)行解耦，通過降低傳感器的維間耦合以提高標(biāo)定精度。六維力傳感器不是三個(gè)一維力傳感器和三個(gè)扭矩傳感器結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單疊加，其非線性力學(xué)特征明顯，要考慮多通道信號(hào)的溫漂、蠕變、交叉干擾、數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，再加之六維聯(lián)合加載標(biāo)定的復(fù)雜性，六維力傳感器的技術(shù)難度是一維力傳感器難度的六次方。另外從設(shè)備角度來看，六維聯(lián)合加載設(shè)備是高精度六維力傳感器研發(fā)和生產(chǎn)的必要條件。六維聯(lián)合加載設(shè)備可以對(duì)力覺傳感器實(shí)現(xiàn)正交三個(gè)方向力和三個(gè)方向力矩的同時(shí)精確加載，只有在傳感器標(biāo)定和檢測(cè)過程中采用這種六維聯(lián)合加載的方式，才能實(shí)現(xiàn)力0.5%FS力準(zhǔn)度。設(shè)備無標(biāo)品可以采購(gòu)，靠廠家純自研獲得。解耦算法：由于受到機(jī)械結(jié)構(gòu)原理、機(jī)械加工誤差、應(yīng)變片粘貼位臵以及系統(tǒng)標(biāo)定方式的影響，任何類型的六維力傳感器均會(huì)不可避免地產(chǎn)生耦合誤差。在此前的研究中，減小耦合誤差的方式主要有改變結(jié)構(gòu)和材料、改善加工工藝等，即從根源上進(jìn)行結(jié)構(gòu)解耦。軟件解耦是指采用合適的算法推導(dǎo)出六維力傳感器輸入值與輸出值的關(guān)系。實(shí)現(xiàn)軟件解耦的方法有兩種：第一種是線性解耦，最常用的是最小二乘法；第二種是維間解耦，適用于線性解耦無法解決問題的場(chǎng)合，最常用的是機(jī)器學(xué)習(xí)算法，包括BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林和極限學(xué)習(xí)機(jī)等。結(jié)構(gòu)解耦雖然原理簡(jiǎn)單，但會(huì)增加加工難度和制造成本；軟件解耦雖能夠有效降低制造成本，但運(yùn)算復(fù)雜，易出現(xiàn)病態(tài)矩陣，導(dǎo)致精度降低。六維力傳感器具有較大的降本空間，市場(chǎng)規(guī)模有望實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng)海外六維力矩傳感器價(jià)格較高。根據(jù)愛采購(gòu)，海外六維力傳感器從幾千塊錢到幾萬元、十幾萬不等，我們認(rèn)為成本主要來自于應(yīng)變片、人工成本及前期的研發(fā)，且多為定制化生產(chǎn)。應(yīng)變片的價(jià)格較高。以O(shè)MEGAEngineering為例，其1.5毫米網(wǎng)格，120歐姆的標(biāo)稱電阻應(yīng)變片SGD-1.5/120-LY11的價(jià)格為1003.62元人民幣/10片（7月16日?qǐng)?bào)價(jià)），而對(duì)于更大網(wǎng)格尺寸和更高電阻值的應(yīng)變片，如13毫米網(wǎng)格，1000歐姆的SGD-13、1000-LY11，價(jià)格則為1684.27元人民幣/10片。單個(gè)六維力矩傳感器所需應(yīng)變片數(shù)量從10幾個(gè)到幾十個(gè)數(shù)量不等。不同彈性體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同，應(yīng)變片使用數(shù)量將有所差異且加工制造難度亦將不同，導(dǎo)致最終產(chǎn)品生產(chǎn)制造成本有所差別。再考慮到抗溫漂、蠕變等需求，精度要求越高的六維力傳感器使用的應(yīng)變片數(shù)量越多。因此，僅應(yīng)變片部分的成本就達(dá)到萬元級(jí)別左右。另外，應(yīng)變計(jì)粘貼是一項(xiàng)工藝性很強(qiáng)的作業(yè)，且每道工序都難以用儀器進(jìn)行事后的質(zhì)量檢測(cè)，全憑工人的經(jīng)驗(yàn)。此外，規(guī)?；?yīng)不強(qiáng)（小批量），前期投資和維護(hù)成本高，也是選擇人工貼片的重要原因之一。應(yīng)變計(jì)粘貼質(zhì)量的好壞也直接決定了傳感器的測(cè)量精度，人工加工技術(shù)壁壘較高，且短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。力矩傳感器市場(chǎng)規(guī)模大，多維力傳感器技術(shù)壁壘更高。根據(jù)MaximizeMarketResearch官網(wǎng)數(shù)據(jù)，2022年力矩傳感器市場(chǎng)規(guī)模為70.6億美元，預(yù)計(jì)2023-2029年力矩傳感器市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速將達(dá)到5.5%至102.8億美元。中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模尚小。根據(jù)高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2022年，中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)銷量達(dá)到8360套，市場(chǎng)規(guī)模為2.39億元，同比增長(zhǎng)分別為57.97%和52.04%，其中機(jī)器人行業(yè)貢獻(xiàn)了4840套的銷量，市場(chǎng)規(guī)模為1.56億元，同比增長(zhǎng)率分別為62.58%和54.35%；預(yù)計(jì)到2027年，中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)銷量有望突破84000套，市場(chǎng)規(guī)模有望超過15億元，復(fù)合增長(zhǎng)率分別超過60%和45%，其中機(jī)器人行業(yè)銷量有望突破42000套。人形機(jī)器人有望打開六維力傳感器市場(chǎng)空間。隨著人形機(jī)器人的發(fā)展與普及，六維力傳感器在人形機(jī)器人中的應(yīng)用有望打開。根據(jù)我們測(cè)算，若人形機(jī)器人年產(chǎn)100萬臺(tái)、單個(gè)六維力傳感器價(jià)格1500元/個(gè)，每臺(tái)假設(shè)用四個(gè)六維力傳感器的情況下，新增市場(chǎng)空間預(yù)計(jì)達(dá)到60億元。國(guó)產(chǎn)廠商入局漸多，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用正落地國(guó)產(chǎn)六維力傳感器與海外在靈敏度、串?dāng)_、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。近幾年，入局六維力傳感器領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)相關(guān)廠商越來越多，除了宇立儀器（SRI）之外，如坤維科技、鑫精誠(chéng)、海伯森、藍(lán)點(diǎn)觸控、神源生智能、瑞爾特測(cè)控等，均已有相關(guān)的產(chǎn)品落地并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。其他廠商如重慶魯班機(jī)器人技術(shù)研究院、昊志機(jī)電、埃力智能等，通過自主研發(fā)力傳感器技術(shù)，已經(jīng)具備六維力傳感器的生產(chǎn)能力，部分產(chǎn)品型號(hào)開始進(jìn)入下游用戶的驗(yàn)證測(cè)試階段據(jù)MIR睿工業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2023年六維力傳感器市場(chǎng)集中度較高，TOP10占據(jù)接近70%的份額，國(guó)產(chǎn)宇立儀器、藍(lán)點(diǎn)觸控、坤維科技排名靠前。行業(yè)整體目前仍以外資品牌為主，外資份額占比近70%，外資品牌在產(chǎn)品和應(yīng)用上占有較大先發(fā)優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)部分上市公司如柯力傳感、昊志機(jī)電等也在不斷攻關(guān)，憑借大量的研發(fā)投入和資金支持，也將獲得一定的市場(chǎng)份額。項(xiàng)目可行性研究報(bào)告（2023年5月1日新版）編制大綱第一章概論1.1項(xiàng)目概況1.2項(xiàng)目單位概況1.3編制依據(jù)1.4主要結(jié)論和建議第二章項(xiàng)目建設(shè)背景及必要性2.1項(xiàng)目建設(shè)背景2.2規(guī)劃政策符合性2.3建設(shè)必要性第三章項(xiàng)目需求分析與產(chǎn)出方案3.1需求分析3.2建設(shè)內(nèi)容和規(guī)模3.3項(xiàng)目產(chǎn)出方案第四章項(xiàng)目選址與要素保障4.1項(xiàng)目選址4.2項(xiàng)目建設(shè)條件4.3要素保障分析第五章建設(shè)方案5.1工程方案5.2建設(shè)管理方案第六章項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)方案6.1運(yùn)營(yíng)模式選擇6.2運(yùn)營(yíng)組織方案6.3安全保障方案6.4績(jī)效管理方案第七章環(huán)境保護(hù)7.1執(zhí)行依據(jù)7.2建設(shè)期環(huán)境影響分析及環(huán)保措施7.3運(yùn)營(yíng)期污染防治及處理措施7.4水土保持措施7.5特殊環(huán)境影響分析7.6結(jié)論7.7建議第八章節(jié)能分析8.1編制依據(jù)8.2節(jié)能原則8.3項(xiàng)目能源消耗的種類8.4節(jié)能措施第九章項(xiàng)目投資估算與資金籌措9.1投資估算9.2資金籌措