技术|人形机器人柔顺操作的核心是什么？

提到人形机器人，你脑海中最先浮现的是什么呢？

是电影《终结者》中的“T-800”，还是《银翼杀手2049》中的“复制人”？从电影对“仿生人”这一概念的形象刻画来看，他们不仅有着栩栩如生的外貌，还具备不俗的行动能力。

不仅仅是在影视作品当中，特斯拉在2023年12月12日发布的Optimus-Gen2视频中也展示了其人形机器人在行动能力上的显著进步。

“叠衣服、90度深蹲、做瑜伽、捏鸡蛋……”各种柔顺流畅的动作Optimus-Gen2都能轻松驾驭，当我们在感叹人形机器人高速发展的同时，不妨和小编一起来了解一下这些柔顺操作的背后有着怎样的技术支撑呢？

其实，是六维力传感器为机器人提供了类似于人类触觉的功能，使得机器人能够感知和适应外部环境的变化，从而完成更加复杂和精细的任务，是机器人柔顺控制和操作的核心部件。

六维力传感器被通常安装在手腕、脚腕、足底或手部，在运控规划、姿态调整、力度感知等中起到重要作用，以提升手部操作的灵活性以及脚部行走的稳定性，提升人形机器人在复杂环境中的自主性和适应性，可以实现在碎石、地砖、草坪、厚地、草坪等不平整地面上稳定快速行走，通过全新的脚掌姿态控制算法以及柔性自适应多种地面。

现阶段，机器人柔顺控制的需求快速增长，六维力传感器是精度较高的一种传感器，正是这种需求实现的关键，是人形机器人等具身智能产品能否顺畅落地应用的核心。

01六维力传感器是什么？

六维力传感器是一种特殊的力觉传感器，可以测量物体在笛卡尔坐标系下三个轴向的力和力矩，其内部采用高度敏感的材料和精密机械构造，可以为机械臂提供更高的测量精度，满足不同场景下的测量需求。

作为机械臂感知外部环境的关键装置，六维力传感器通常安装于机器臂末端执行器与机械臂之间，用于检测作业中的机器人与环境之间的多维交互力/力矩，并将交互力/力矩反馈给机器人力控制系统，可极大加强机械臂组装优势。

按照测量维度，力觉传感器可以分为一至六维力传感器。在指定的直角坐标系内，传感器如果能同时测量沿三个坐标轴方向的力和绕三个坐标轴方向的力矩，这类力觉传感器我们就称它为六维力传感器，或者六轴力传感器。

02六维力传感器在机器人中的具体应用

手腕部位：六维力传感器安装在手腕部位，可以帮助机器人实现精细的手部操作，如抓握、搬运和装配等任务。

脚腕、足底：在脚腕或足底安装六维力传感器，有助于机器人在行走和平衡控制中感知地面的反作用力，以便机器人控制系统可以调整人形机器人手臂和身体的姿态，提高行走稳定性。

手部接触点：在机器人手部的接触点安装六维力传感器，可以提升手部操作的灵活性和适应性，特别是在需要柔顺控制的场景中。

运控规划：六维力传感器提供的数据对于机器人的运动控制规划至关重要，它们可以帮助机器人更好地规划动作，避免碰撞和损伤。

姿态调整：在机器人的姿态调整过程中，六维力传感器可以提供必要的反馈信息，帮助机器人保持平衡和稳定。

力度感知：六维力传感器使机器人能够感知与外界物体交互时的力度，这对于需要精确控制力度的应用非常重要。

综上所述可知，六维力传感器已成为高性能人形机器人的标配。

但目前多维力矩传感器的技术壁垒较高，美日企业先发优势明显，国内仍处产业早期。因技术壁垒较高，国内可量产的企业较少。

03德森特的多维力传感器

面对这一行业现状，国内部分企业做出了相应的努力，德森特传感器基于目前市场上对六维力传感器的需求，从2018年开始，就步入了六维力产品的研发和生产之路，目前已经成功向市场推出了DSDW-γ74、DSDW-γ45、DSDW-γ82等多款适合各类机械臂、机器人使用的高端产品，广受市场好评。

德森特研发生产的六维力传感器由航空铝合金制作，采用国际高水准应变计芯片，可实现高分辨率，高响应率，高测试精度点，出厂经过精心测试，耦合精度极高；多种通信接口协议可以选择，基本覆盖国内外主流的协作机器人接口，还可提供调试软件或测试软件。