人形機(jī)器人：3大核心傳感器技術(shù)壁壘及市場規(guī)模分析（1.3萬字）

傳感器為人形機(jī)器人感知層核心零部件，人形機(jī)器人對(duì)傳感器需求較大，成本占比較高，本文將對(duì)六維力矩傳感器、電子皮膚、MEMS傳感器這幾類傳感器進(jìn)行市場分析：

1傳感器：全球市場空間分析

傳感器專家網(wǎng)https://www.sensorexpert.com.cn專注于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，致力于對(duì)全球前沿市場動(dòng)態(tài)、技術(shù)趨勢與產(chǎn)品選型進(jìn)行專業(yè)垂直的服務(wù)，是國內(nèi)領(lǐng)先的傳感器產(chǎn)品查詢與媒體信息服務(wù)平臺(tái)?；趥鞲衅鳟a(chǎn)品與技術(shù)，對(duì)廣大電子制造從業(yè)者與傳感器制造者提供精準(zhǔn)的匹配與對(duì)接。

1.1. 傳感器分類眾多，壓力傳感器占比較大

傳感器是自動(dòng)化檢測技術(shù)和智能控制系統(tǒng)的重要部件。傳感器是能夠把特定的信息（物理、化學(xué)、生物）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件和裝置。廣義上的傳感器一般由信號(hào)檢出器件與信號(hào)處理器件兩部分組成，從而轉(zhuǎn)化感知到的模擬信號(hào)并使之以電信號(hào)的形式顯示。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本電路組成。敏感元件感受被測量的狀態(tài)，轉(zhuǎn)換元件將相應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成電參量，而基本電路將電參量接入電路并轉(zhuǎn)換成電量。傳感器的核心部分是轉(zhuǎn)換元件，其決定了傳感器的工作原理。

傳感器分類較多，壓力傳感器占比最大。傳感器可按檢測對(duì)象分為物理 量、化學(xué)量以及生物量傳感器，下含力學(xué)量傳感器、熱學(xué)量傳感器、光學(xué)量傳感器、溫度傳感器、生物量傳感器等共 11 個(gè)小類。檢測對(duì)象的信號(hào)形式?jīng)Q定了選用傳感器的類型，在機(jī)械自動(dòng)化與工業(yè)過程控制中，常見的信號(hào)形式包括位移、（加）速度、扭矩、力、振動(dòng)、溫度、濕度等。目前我國壓力傳感器和圖像傳感器占比穩(wěn)步提升，2021 年分別占比 17.9% 和 10.3%，是目前國內(nèi)占比最高的兩種傳感器。

傳感器產(chǎn)品下游應(yīng)用廣泛，人形機(jī)器人對(duì)傳感器依賴程度高。據(jù) CCID 數(shù)據(jù)，我國傳感器產(chǎn)品最大下游領(lǐng)域?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E7%94%B5%E5%AD%90/">汽車電子，占比達(dá)到 24.2%，其次為工業(yè)制造領(lǐng)域，占比為 21.1%，位列三到五名的下游行業(yè)為網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子和醫(yī)療電子，占比分別為 21.0%、14.7%、7.2%。為模擬人類感知，人形機(jī)器人需要裝載一套復(fù)雜的傳感器系統(tǒng)，包含內(nèi)部傳感器和外部傳感器。一臺(tái)能完全模擬人類的機(jī)器人身體上會(huì)用到大量傳感器， 用于提供視覺、聽覺、觸覺、位置等信息。

我國傳感器行業(yè)政策支持力度持續(xù)加大。傳感器作為工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車電子等產(chǎn)品的核心關(guān)鍵部件之一，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要組成部分，在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等各方面都有廣泛應(yīng)用。近年來國家相繼推出 一系列產(chǎn)業(yè)支持政策，有力推動(dòng)了傳感器行業(yè)的發(fā)展。

2.1. 力/力矩傳感器可精確測量力的大小

力傳感器是將力的值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的元件。重量、拉力、應(yīng)力、扭矩均 能夠作為力傳感器的輸入量，經(jīng)處理后輸出為電信號(hào)，并將其傳遞至指 示器、控制器或計(jì)算機(jī)等終端。與廣義傳感器類似，力傳感器由力敏元 件（即彈性體，常見的材料有鋁合金，合金鋼和不銹鋼）、轉(zhuǎn)換元件（最 為常見的是電阻應(yīng)變片）和電路部分（一般有漆包線，pcb 板等）組成， 其中力敏電阻器是廣泛運(yùn)用的力敏元件。力敏電阻器通常包含導(dǎo)電聚合 物薄膜（由亞微米尺寸的導(dǎo)電及非導(dǎo)電顆?；|(zhì)組成），其表面受力時(shí) 接觸傳感器電極，并以可預(yù)測的方式改變本身電阻，從而衡量受力數(shù)值。

1）應(yīng)變式力傳感器：采用的是硅應(yīng)變片或金屬箔，壓電式傳感器可分為電容和壓電兩種，其原理都是轉(zhuǎn)換元件應(yīng)變片隨力敏元件同時(shí)發(fā)生形變， 導(dǎo)致自身電阻值、電壓差、光柵變化，通過電信號(hào)反應(yīng)力和力矩的改變。硅應(yīng)變片能夠保持高剛度、穩(wěn)定性和信噪比，具有最優(yōu)的性能水平，缺點(diǎn)則是成本較高、制作工藝復(fù)雜；

2）光學(xué)式元件：測量范圍較廣、抗電磁干擾能力強(qiáng)，但缺點(diǎn)是剛性偏弱， 并且對(duì)環(huán)境的要求較高；

3）壓電/電容式元件：擁有高靈敏度和高分辨率，并且環(huán)境適用性較強(qiáng)， 但缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，信號(hào)漂移難以抑制。

按測量方向分類，六維力矩傳感器是其中性能最優(yōu)、力覺信息最全面的力矩傳感器。在指定的直角坐標(biāo)系內(nèi)，六維力矩傳感器能夠同時(shí)測量沿三個(gè)坐標(biāo)軸方向的力（F、FY、FZ）和繞三個(gè)坐標(biāo)軸方向的力矩（MX、 MY、MZ）。六軸力傳感器一般分成固定端（機(jī)器人端）和加載端（工具端）。兩端相對(duì)受力時(shí)，傳感器發(fā)生彈性變形，傳感器內(nèi)部的應(yīng)變計(jì) 電阻發(fā)生變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。

目前主流商業(yè)化壓力傳感器多采用（集成式）硅應(yīng)變計(jì)。國內(nèi)傳統(tǒng)硅應(yīng)變計(jì)的制造工藝一般是在 P 型硅片襯底上采用擴(kuò)散法或離子注入法摻雜 N 型雜質(zhì)形成壓敏電阻，并通過光刻、腐蝕、引線鍵合等工藝形成應(yīng)變計(jì)，但易造成應(yīng)變計(jì)批次間較大的阻值差異。多維力傳感器采用的應(yīng)變計(jì)較多，對(duì)一致性有的更高需求，較差的一致性則會(huì)導(dǎo)致不同橋路（分量力）的零點(diǎn)輸出差異較大，不利于其后續(xù)的溫度及解耦信號(hào)處理與補(bǔ)償，并阻礙傳感器的批量生產(chǎn)。對(duì)于貼片工藝，傳統(tǒng)力傳感器通常使用 有機(jī)粘接劑（硅膠、環(huán)氧等）將金屬（或半導(dǎo)體）應(yīng)變計(jì)粘接在傳感器彈性元件上，是目前最常見的傳感器貼片材料。

六維力矩傳感器技術(shù)壁壘極高，涵蓋多個(gè)方面。六維力傳感器除了形態(tài)多，研發(fā)難度也較大，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、加載標(biāo)定的復(fù)雜性等，技術(shù)壁壘主要在結(jié)構(gòu)解耦設(shè)計(jì)、解耦算法、標(biāo)定與校準(zhǔn)等方面。

標(biāo)定與檢測可校準(zhǔn)傳感器精度。通過加載理論值的載荷并同時(shí)記錄傳感器輸出的對(duì)應(yīng)原始信號(hào)的方式，建立傳感器原始信號(hào)和受力之間的映射關(guān)系，獲得解耦算法的數(shù)學(xué)模型和參數(shù)。在完成標(biāo)定以后，通過加載已知理論真值的載荷并同時(shí)記錄傳感器測量結(jié)果的方式進(jìn)行檢測，統(tǒng)計(jì)、 比較測量結(jié)果和理論真值的差異，獲得傳感器的精度和準(zhǔn)。簡單說，標(biāo) 定是獲得傳感器固件參數(shù)，檢測是獲得傳感器的精準(zhǔn)度。

2.3. 六維力矩傳感器市場規(guī)模高速增長，國產(chǎn)廠商持續(xù)發(fā)力

力傳感器市場空間較大，六維力傳感器市場規(guī)模有望高速增長。根據(jù)貝哲斯咨詢數(shù)據(jù)，2022 年全球力和力矩傳感器市場規(guī)模為 572.4 億元，預(yù)計(jì)2028年將達(dá)到804.83億元人民幣，2022-2028年CAGR預(yù)計(jì)為5.84%。其中六維力矩傳感器市場規(guī)模有望高速增長，2022 年中國人形機(jī)器人市場對(duì)六維力矩傳感器需求量為 8360 套，市場規(guī)模約為 1.56 億元，隨著人形機(jī)器人加速發(fā)展，六維力矩傳感器市場規(guī)模有望高速增長。

3.1. 柔性傳感器由柔性基底、薄膜材料等組成

柔性傳感器是由柔性材料制成的傳感器，可用于多種特定場景。柔性材料與剛性材料相對(duì)應(yīng)，具有柔軟、低模量、易變形等屬性，對(duì)應(yīng)制成的柔性傳感器則具有良好的柔韌性、延展性，可自由彎曲或者折疊，結(jié)構(gòu)形式靈活多樣，且在彎曲和伸展的形態(tài)下仍能表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性和響應(yīng)性。得益于其優(yōu)秀的性能，柔性傳感器已成為現(xiàn)代柔性電子產(chǎn)品的重要組成部分，廣泛運(yùn)用于電子皮膚、醫(yī)療保健、電子電工、運(yùn)動(dòng)器材、紡織品、航天航空、環(huán)境監(jiān)測等下游領(lǐng)域。

1）柔性基底：常用柔性傳感器多采用 PI（聚酰亞胺）、PET（聚酯）或 PEN（聚萘二甲酯乙二醇酯）等作為器件的柔性基底。PI 是綜合性能最 佳的有機(jī)高分子材料之一，具有很好的機(jī)械性能，抗張強(qiáng)度均在 100MPa 以上，介電常數(shù)不高于 3.5（經(jīng)特殊處理后可抵御 2.5），耐溫點(diǎn)達(dá) 250℃ 且可長期使用，并具有優(yōu)秀的耐輻射、耐化學(xué)藥品性能；PET 是一種飽 和的熱塑性聚合物，長期使用溫度可達(dá) 120℃，具有很好的光學(xué)性，優(yōu) 良的磨耗摩擦性、尺寸穩(wěn)定性和電絕緣性，且耐油、脂肪、稀酸/堿，價(jià) 格低、產(chǎn)量大、機(jī)械性能佳；PEN 是一種新興優(yōu)良聚合物，比 PET 具有 更高的物理機(jī)械、氣體阻隔和耐熱性能，長期使用溫度高達(dá) 160℃，且 具備耐紫外線、耐輻射性能。通常會(huì)選擇天然橡膠和環(huán)氧樹脂來保護(hù)納 米結(jié)構(gòu)并改善界面黏合性能。

2）薄膜材料：通常是柔性傳感器的敏感材料，根據(jù)被測量信息的不同需 求可采用金屬、導(dǎo)電氧化物、納米復(fù)合材料等。金屬薄膜能夠保留基底 的柔性特性，也可明顯改變其表面特性；透明導(dǎo)電氧化物（TCO）薄膜 兼顧可見光范圍光學(xué)透明性和良好的導(dǎo)電性，具有可折疊、重量輕、易運(yùn)輸和大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，其中銦錫氧化物（ITO）較為常用（具有高可 見光透射率、高紅外反射率和低電阻率），鎵或鋁摻雜 ZnO（GZO 或 AZO）也被廣泛研究和應(yīng)用；納米材料最初以超微顆粒形式在傳感器上使用，近年來逐漸拓展到低維材料和陣列材料，如碳納米粉復(fù)合膜、碳納米管復(fù)合膜、碳納米管/炭黑/硅橡膠復(fù)合陣列等。

3）電極材料：除少部分柔性傳感器薄膜材料與電極為一體外，電極材料也為柔性傳感器的主要構(gòu)件，其根據(jù)使用要求不同采用不同的材料及制作工藝，包括碳材料（石墨烯、碳納米管、碳纖維等）、金屬納米線（銀納米線、銅納米線等）及導(dǎo)電聚合物（聚苯胺等）等，其中碳基納米材料發(fā)展前景表現(xiàn)突出，其通常與各種聚合物結(jié)合，以獲得柔性和穩(wěn)定的應(yīng)變傳感器。

1）電容式柔性傳感器：感受到外界壓力時(shí)，電極板間的電容值會(huì)發(fā)生變化，從而引起其他電信號(hào)的變化，從而通過測量電信號(hào)的變化計(jì)算出外力的大小。一般電容式柔性傳感器是在柔性電極中間加上一層具有微結(jié)構(gòu)的介質(zhì)材料，介質(zhì)層在受到外界壓力作用下，微結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生比較明顯 的變化，引起介質(zhì)材料的介電特性發(fā)生變化，導(dǎo)致電容值產(chǎn)生較為明顯 的變化。電容式柔性傳感器一般通過改變介質(zhì)層的材料或進(jìn)行相關(guān)的結(jié) 構(gòu)修飾，再或者將柔性基底與高介電常數(shù)的物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，來提高靈敏度。

2）電阻式柔性傳感器：工作原理是把外界施加的壓力值轉(zhuǎn)化為電阻或者電流值的器件。根據(jù)其工作原理的不同分為應(yīng)變式和壓阻式。應(yīng)變式柔性傳感器受到外界壓力被拉伸或者壓縮時(shí)，導(dǎo)體的橫截面積變化，導(dǎo)電的區(qū)域也發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電阻發(fā)生變化；壓阻式柔性傳感器是基于壓阻效應(yīng)的傳感器，當(dāng)受到外界壓力作用時(shí)，導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率會(huì)隨著自身的一些微小改變而發(fā)生變化。

3）壓電式柔性傳感器：是基于壓電材料的壓電效應(yīng)的原理而設(shè)計(jì)的傳感 器。所謂壓電效應(yīng)是指某些電介質(zhì)在受到某一方向的外力作用而發(fā)生形變（包括彎曲和伸縮形變）時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力撤去后，電介質(zhì)又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；當(dāng)外力作用方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變，電介質(zhì)受力所 產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。在此過程中，通過電流的大小可以計(jì)算外力的大小。

電子皮膚（E-skin）是柔性傳感器的重要應(yīng)用。皮膚是最重要的人體器官之一，具有延展性、自愈性、高機(jī)械韌性等特征，可以對(duì)各種形狀和紋理、溫度變化以及接觸壓力等進(jìn)行感知，而模仿人類皮膚的特征以及 具備相似感知功能的設(shè)備通常被稱為電子皮膚。與人類皮膚相似，電子皮膚具有柔韌、舒適、安全等特點(diǎn)，被視為未來電子技術(shù)的新興發(fā)展方向，在人形機(jī)器人觸覺方案中得到較多關(guān)注。

1）可拉伸性：在多種機(jī)械應(yīng)力的作用下，電子皮膚將在不同方向上發(fā)生 形變。提升電子皮膚可拉伸性主要有兩種技術(shù)路徑——材料創(chuàng)新（開發(fā) 單一或聚合形式的可拉伸新型材料來制造電子皮膚）或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（改造 脆性材料制的結(jié)構(gòu)，使其能夠吸收施加的應(yīng)變）。

在材料創(chuàng)新方面，以下幾種材料通常被納入考慮范圍：

①水凝膠：由水等混合溶劑作為分散劑的三維網(wǎng)狀凝膠，具有良好的可拉伸性、自修復(fù) 能力、生物相容性和離子導(dǎo)電率，經(jīng)改造可獲得較高的機(jī)械性能，但穩(wěn)定性較差，開發(fā)具有高穩(wěn)定性、耐凍性的水凝膠是當(dāng)前研究重點(diǎn)；

②液態(tài)金屬：液態(tài)金屬具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性及可變形能力，其中鎵及其合金因 其低毒性和高導(dǎo)電率在電子皮膚領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其缺點(diǎn)在于表面張力較高，難以加工并與其他材料兼容，需要通過界面材料改性克服；

③導(dǎo)電聚合物：聚合物是絕大多數(shù)柔性電子設(shè)備的基本組成單元，選用 本征導(dǎo)電的聚合物作為構(gòu)筑基元，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)柔韌性、導(dǎo)電性及較好的機(jī)械性能。目前已成功應(yīng)用于電子皮膚制備的聚合物材料包括 PEDOT:PSS、聚吡咯、聚乙炔、聚噻吩等；

④納米材料：基于納米材料 的可拉伸導(dǎo)體通過在可拉伸的聚合物基體中混合導(dǎo)電填料在彈性體中形成滲透網(wǎng)絡(luò)，從而為復(fù)合材料提供電流通路，且其外形薄，具有卓越 的機(jī)械順從性，在柔性電子設(shè)備領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。常用的納米填料有零維納米顆粒、具有高縱橫比的一維納米線以及具有較大表面積的二維納米片；高分子聚合物如降解塑料、聚二甲基硅氧烷和聚乙烯醇等通常被用作彈性基底，為滲透網(wǎng)絡(luò)賦予可拉伸性。

①波形結(jié)構(gòu)：通過施加預(yù)應(yīng) 力對(duì)平面結(jié)構(gòu)的基材進(jìn)行預(yù)拉伸，修飾好所需的活性材料后再釋放預(yù)應(yīng) 力，從而將上層的導(dǎo)電或活性材料層改造為波浪結(jié)構(gòu)，使得其形變時(shí)能 夠釋放部分壓力，缺點(diǎn)是該結(jié)構(gòu)可提供的拉伸性極其有限；

②島-橋結(jié)構(gòu)：由導(dǎo)電線路（橋）及固定位置的功能性元器件（島）組成，其中蛇形結(jié) 構(gòu)較為常見，其形狀簡單、易于加工，可實(shí)現(xiàn)電子皮膚的高可拉伸性；

③折紙/剪紙結(jié)構(gòu)：折紙包含預(yù)先布置的折疊結(jié)構(gòu)，能夠有效地減緩其在 折疊、彎曲、拉伸等過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力變化，從而提供高通用性、大 變形性和與剛性電子相當(dāng)?shù)男阅埽患艏埥Y(jié)構(gòu)將平面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化規(guī)則排列的 鏤空結(jié)構(gòu)，是基材能夠充分釋放形變中產(chǎn)生的應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的可拉伸 形變能力；

④織物結(jié)構(gòu)：織物大多數(shù)由高分子材料組成，天然具有優(yōu)異 的力學(xué)性能，只需要輔以合適的導(dǎo)電及其他功能性材料，即可構(gòu)建優(yōu)異 的柔性電子產(chǎn)品。

1）制造工藝有待簡化。為滿足電子皮膚可彎曲性和延展性的需要，電子 皮膚的電路大多采用蛇形幾何結(jié)構(gòu)，并使用轉(zhuǎn)印技術(shù)將電路組裝到彈性 基底上，缺點(diǎn)是該工藝設(shè)計(jì)繁瑣，且通常需要專門的潔凈室，成本很高。電子打印技術(shù)（3D 打印和噴墨打印等）有望簡化相應(yīng)的制造流程，并具 有成本低廉、可擴(kuò)展生產(chǎn)等優(yōu)勢，但在柔性基材上印刷仍然存在技術(shù)性 挑戰(zhàn)，有待進(jìn)一步優(yōu)化。

2）多功能檢測能力有待提升。目前多功能電子皮膚設(shè)備的應(yīng)用規(guī)模有限， 尤其是集成物理和化學(xué)信號(hào)的檢測功能。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生物皮膚的高度模 仿，同時(shí)獲取各種形式的數(shù)據(jù)在先進(jìn)水平的電子皮膚應(yīng)用中十分重要， 并能根據(jù)不同形式的信息得到更加準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

3）有待集成更多智能模塊。目前的電子皮膚只具備初級(jí)信號(hào)處理能力， 在面對(duì)大數(shù)據(jù)和復(fù)雜算法時(shí)通常需要借助外部設(shè)備幫助。若傳感器內(nèi)能 夠集成計(jì)算能力更強(qiáng)的小型化智能模塊，則有望消除對(duì)外部剛性設(shè)備的 依賴，提升電子皮膚柔性水平，并實(shí)現(xiàn)高精度的分析和控制。

4）柔性集成芯片有待進(jìn)一步發(fā)展。在集成度較低的水平下，現(xiàn)有電子皮 膚需依賴剛性集成芯片以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動(dòng)作，因此犧牲柔性和拉伸性，并且 剛?cè)峤Y(jié)合部位因材料楊氏模量差別較大，會(huì)導(dǎo)致器件整體的抗疲勞性下 降，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。因此，混合電子皮膚的剛?cè)峤Y(jié)合策略亟待優(yōu)化， 以及柔性集成芯片的研發(fā)以期實(shí)現(xiàn)多功能的全柔性電子皮膚。

3.3. 柔性傳感市場空間巨大，國產(chǎn)廠商積極布局

柔性傳感器市場空間巨大。據(jù)弗若斯特沙利文數(shù)據(jù)，2022 年全球柔性電 子市場規(guī)模已達(dá) 586.2 億美元，預(yù)計(jì) 2025 年市場規(guī)模將達(dá)到 3049.4 億 美元，2023-2025 年內(nèi)的 CAGR 達(dá)到 70.17%。隨著人形機(jī)器人加速發(fā)展， 柔性電子市場有望快速增長。

4.1. MEMS 傳感器可分為慣性傳感器、壓力傳感器等

MEMS 產(chǎn)品具有高集成、微型化、智能化、低功耗等特點(diǎn)，在人形機(jī)器人領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用空間。MEMS（Micro Electromechanical System） 是指利用硅基半導(dǎo)體制造工藝將微型傳感器、執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信和電源集成于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)?；?MEMS 工藝制造的芯片具有低功耗、微型化、智能化、高集成度以及可大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，能夠滿足人形機(jī)器人對(duì)于傳感器微型化、低功耗以及低成本的需求，因而在人形機(jī)器人領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用空間。

全球 MEMS 市場有望持續(xù)增長，國內(nèi) MEMS 市場增速高于全球市場。根據(jù) Yole Intelligence 的數(shù)據(jù)，2027 年全球 MEMS 市場規(guī)模有望達(dá)到 222.53 億美元，2018-2027 年復(fù)合年均增長率為 9.30%。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)，2023 年國內(nèi) MEMS 市場規(guī)模有望達(dá)到 1132 億元，2018- 2023 年復(fù)合年均增長率高達(dá) 17.47%，高于全球 MEMS 市場增速。（根據(jù) Yole Intelligence 的數(shù)據(jù)，2018-2023 年全球 MEMS 市場復(fù)合年均增長 率為 9.47%）

MEMS 加速度計(jì)用于測量物體線加速度，電容式 MEMS 加速度計(jì)目前 在市場中占據(jù)主導(dǎo)。MEMS 加速度計(jì)是一種能夠測量物體線加速度的器件，通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成，其測量原理為：在加速過程中，通過對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的測量計(jì)算出加速度值，而在初速度已知的情況下，可以通過加速度對(duì)時(shí)間積分得到線速度，再次通過線速度對(duì)時(shí)間積分則可計(jì)算出直線位移。根據(jù)感測原理，MEMS 加速度計(jì)可分為壓阻式、電容式以及熱式等多種類型， 其中電容式 MEMS 加速度計(jì)具有高靈敏度、高精度、低溫度敏感的特點(diǎn)，目前在市場中占據(jù)主導(dǎo)地位。

姿態(tài)控制與平衡維持：慣性穩(wěn)控系統(tǒng)通過連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)姿態(tài)與位置變化，利用控制算法對(duì)伺服結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，從而動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)姿態(tài)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人保持穩(wěn)定姿態(tài)與平衡的目標(biāo)。

MEMS 壓力傳感器常用類型為電容式、電阻式以及壓電式，可應(yīng)用于人形機(jī)器人手指。三種類型的 MEMS 壓力傳感器的工作原理有所不同：1） 電容式 MEMS 壓力傳感器：傳感器受到壓力時(shí)，傳感器上下兩個(gè)橫隔 (傳感器橫隔上部、傳感器下部)之間的間距變化會(huì)導(dǎo)致隔板之間的電容變化，根據(jù)電容變化可以測算出壓力大??；2）電阻式 MEMS 壓力傳感器：傳感器由一個(gè)帶有硅薄膜的底座和安裝在其上的電阻結(jié)構(gòu)組成。傳感器受到壓力時(shí)，電壓與壓力大小會(huì)成比例變化，根據(jù)該變化可以測量出壓力的大??；3）壓電式 MEMS 壓力傳感器：傳感器的敏感元件由壓電材料制作而成。壓電材料受外力作用后表面會(huì)產(chǎn)生電荷，電荷通過電荷放大器、測量電路的放大以及變換阻抗后，會(huì)被轉(zhuǎn)換為與所受外力成正比關(guān)系的電量輸出，由此可以測量出壓力的大小。我們認(rèn)為，通過將柔性 MEMS 壓力傳感器集成到機(jī)器人手部，有望幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)靈敏的觸覺感知。