球盟会-敏芯股份MEMS六维力传感器在人形机器人中的应用优势

时间：2026-01-09

跟着呆板人等新兴运用场景的涌现，力传感器作为感知层的“神经末梢”，其主要性日趋凸显。它可以或许及时捕获并量化呆板人与物体接触时孕育发生的压力、拉力、扭矩等多维力学信息，从而将“触觉”从抽象观点转化为可解析的数据流。

AI时代对于力控精度要求的不停提高，鞭策力传感器需求显著增加。以人形呆板报酬例，其搭载的力传感器的数目可达40个以上。此中，六维力传感器作为当前维度最高的力觉传感器，提供最周全、最精准的力觉信息。

甚么是六维力传感器

六维力传感器是一种可以或许同步丈量物体于三维空间中三个标的目的力（Fx, Fy, Fz）与三个标的目的力矩（Mx, My, Mz）的高端传感器。作为呆板人的焦点力觉感知单位，它经由过程及时反馈完备的空间力与力矩信息，为呆板人实现精准、和婉与安全的功课提供要害数据输入，其有着三年夜较着上风：

精度更高：耦合偏差可节制于0.5%-5%之内，而采用多个一维传感器组合解耦，偏差凡是跨越20%；

布局紧凑：体积小，布局紧凑，单一六维传感器体积远小在六个一维传感器组合；

协调同步：多个一维力传感器易呈现旌旗灯号差别步问题，而六维力传感器可同时解算出三个标的目的的力及力矩，年夜幅晋升体系相应一致性。

以特斯拉人形呆板报酬例，其配置了14个一维力矩传感器、14个一维压力传感器及4个六维力矩传感器，仅这三类力传感器总数就达32个，还有还没有包括上肢手指部门的MEMS触觉传感器。

当前，六维力传感器主流技能是电阻式金属应变片，盘踞约80%市场份额。其成本重要由应变片以和人工组成，但存于两年夜较着短板：

器件成本高：单六维传感器需24-96片应变片，物料成本占比超40%；

人工依靠强：贴片、温度赔偿、标定等要害工序主动化水平低，依靠人工操作。

敏芯MEMS六维力上风

传统六维力VS 敏芯六维力

跟着需求连续扩展，MEMS技能有望从上述两方面实现成本年夜幅优化。起首，MEMS工艺合适年夜范围量产，单晶圆可产出上万片应变片，年夜年夜鞭策了产物小型化和降低成本。同时，单颗MEMS传感器可同时丈量三个轴上的力（Fx，Fy，Fz）与力矩(Mx，My，Mz)，尤其合适集成在灵巧手手段与指尖，付与呆板人更邃密的力度调治与动作节制能力。此外，MEMS技能的批量制造特征与布局设计，有助在实现更优的解耦效果与更高精度。

单芯片全维度力/力矩同步丈量（Fx/Fy/Fz/Mx/My/Mz）为呆板人带来两年夜焦点增益：

空间适配性强：毫米级尺寸可嵌入指尖、腕部等微空间，实现邃密力控（如0.1N级抓握调治）；

机能年夜幅跃迁：半导体工艺带来更高信噪比与带宽（>1kHz），联合批量制造特征，实现更优解耦精度与成本效益。

相较在传统的六维力，MEMS六维力具有以下上风：

尺寸及重量：体积更小、重量更轻，可实现指尖级集成；

标定工艺：校准步调削减约90%，极年夜简化安装流程；

丈量精度：与传统方案处在统一数目级，机能体现相称；

成本：传感器总成本可降低约95%，为年夜范围运用奠基基础。

一、产物上风

更少的校准点：仅需少少数据点便可到达相称精度（如：传统体系需53,441个数据点，而MEMS仅需243个）

更简化的校准配置：传感器耦合水平降低与高度一致性，显著削减了对于繁杂夹具或者多轴加载装备的需求。

更快的校准速率：简化的数据收罗流程，缩短校准时间，提高吞吐量并降低成本。

二、产物先容

1)产物特色

及时丈量三轴力+三轴力矩

MEMS+金属布局：兼具周详传感与结实机械不变性

智能处置惩罚：内置AFE并预载赔偿算法，输出干净解耦旌旗灯号

直接SPI输出：高分辩率、低延迟数字数据

超紧凑轻量化：合用在呆板人夹爪与可穿着装备等指尖级运用

2）产物指标

尺寸：Φ9.6(W)×9.0(H)妹妹

量程：50N，0.5N*m

耐负载：200N，1.8N*m

绝对于精度：5%FS

自研技能奠基成长基石

发现专利《六轴力传感器和其制造要领》专利号：ZL 202411375360.X, 其基在MEMS技能的六维力传感器，可实现单芯片全维度力/力矩同步丈量（Fx/Fy/Fz/Mx/My/Mz）。此专利技能于六轴力传感器的布局设计及组装历程中获得了有用验证，为六轴力传感器的小型化、批量制造及高精度，提供了基础性的研究及可行性验证。

面临呼啸而来的AI时代，敏芯股分将高举“对于标国际进步前辈尺度、深耕高端产物赛道”的成长战略，连续强化自立研发，进一步鞭策高机能传感器的技能迭代与财产运用。今朝，敏芯股分正于加速推进六维力传感器、呆板人用IMU以和手套型压力与温度传感器等项目研发，以进步前辈的MEMS技能为呆板人行业提供卓着、靠得住的解决方案，联袂客户共创智能化将来。

原文标题：敏芯股分：六维掌控，智控将来——MEMS六维力传感器开启AI空间感知新纪元

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