電子發燒友網報道（文/莫婷婷）在人形機器人中，傳感器是實現感知能力的關鍵技術，高性能慣性測量單元（IMU）等姿態檢測傳感器在其中發揮著重要作用。中金研究預計，2030年人形機器人傳感器市場空間將達到119億元，2024年到2030年的復合年增長率達60%。

人形機器人應用到的傳感器種類眾多，可以用于視覺、聽覺、嗅覺、力覺、觸覺、位置與運動等方面。大致可以分為兩類，一類是外部傳感器，主要功能是實現機器人與外界的交互，包括視覺、力覺、觸覺等。另一類是內部傳感器，用于機器人的運動控制反饋，包括速度傳感器、位置傳感器、姿態傳感器等。

其中，姿態傳感器是一種用于測量和感知物體在三維空間中運動狀態的設備，其核心組件是IMU（慣性測量單元）。IMU通常由加速度計、陀螺儀等傳感元件組成，能夠實時檢測物體的角速度、線性加速度以及方向變化。這些數據通過算法處理后，可以用來確定物體的姿態（即位置和方向）以及動態行為。

在人形機器人領域，姿態傳感器是實現動態平衡和擬人化運動控制的關鍵部件。常見的姿態傳感器技術路徑采用MEMS（微機電系統）慣性傳感器，因其具有體積小、精度高、可靠性強等優勢，廣泛應用于各類機器人及智能設備中。數據顯示，業內機構預測到2025年，全球MEMS慣性傳感器市場規模將超300億元人民幣，人形機器人將帶來百億級的市場空間。

電子發燒友網關注到，業內已經有多家企業針對人形機器人、泳池機器人等機器人產品推出了姿態檢測傳感器，包括華依智造、元生創新、眸星科技等。


華依智造ARU8010姿態傳感器，4000°/s動態范圍感知

今年，華依智造推出自主研發的ARU8010姿態參考傳感器。華依智造是華依科技集團旗下全資子公司，公司在車載傳感器領域具備成熟的技術經驗，其汽車級傳感技術能夠與機器人運動控制需求深度融合。

此次推出的高性能專用傳感器解決方案——ARU系列，面向人形機器人關節控制。

官方介紹，ARU8010姿態參考傳感器集成了定制化內核的高性能傳感器，能夠實現高達4000°/s的超大動態范圍感知，這一特性使得它能夠保持出色的測量精度和穩定性。同時，該傳感器采用了1KHz高頻采樣結合自適應濾波算法的技術，使其可以迅速捕捉到微小至0.01°的姿態變化，確保了機器人在執行復雜動作時的精確控制。

傳統的姿態傳感器存在一定的測量盲區，限制了其在某些特定應用中的效果。而ARU8010引入了創新的360°全向位姿態結算技術，提供了全方位的姿態數據采集能力。ARU8010也已經通過多級別振動測試驗證，ARU8010能夠在復雜的工況下穩定工作，極大地增強了其實用性與可靠性。此外，為了進一步方便開發者使用，華依智造還為ARU8010提供了相關的配套ROS程序。

華依智造表示，ARU8010攻克人形機器人關節運動中的核心測量難題。ARU8010在靜態姿態測量精度和動態響應速度等關鍵指標上達到了國際領先水平，且價格遠低于同類進口產品。


元生創新YIS525系列姿態傳感技術，橫滾/俯仰角精度達到0.1°

元生創新已經推出了YIS320系列姿態傳感器、YIS525系列高精度姿態傳感器。

根據介紹，YIS320系列姿態傳感器擁有0.05°的姿態測量精度，確保了機器人在執行精細操作時的高度穩定性。它的設計非常小巧，尺寸僅為22.4×22.4×9.4mm，極大地簡化了集成過程，并有助于縮短產品開發周期，加快推向市場的速度。

YIS525系列高精度姿態傳感器是元生創新在今年4月推出的新品。這款新產品不僅繼承了YIS320系列的優點，還在多個方面實現了重大突破。

YIS525尺寸為55×37×18mm，數據輸出頻率可達400Hz，具備IP67級防護能力，意味著它可以有效防水、防塵，并且具有強大的抗振性能，適用于機器人、智能駕駛、農機自動化以及工程機械等對環境適應性要求極高的場合。



在測量精度方面，YIS320系列的橫滾/俯仰角精度達到0.1°，無參考航向角精度維持在0.2°，航向角精度可達1°，確保了機器人在執行精細動作時的高準確性和穩定性，使YIS320系列不僅適用于室內環境，也能夠在戶外復雜環境中保持高精度導航。該系列的陀螺儀零偏不穩定性降低至 3.6°/h，加速度計零偏不穩定性降至0.035mg，增強了抗漂移能力。

YIS320系列還具有IP67防護等級，并且可以在短時間內抵抗水下1米的浸泡。為了滿足不同用戶的需求，YIS320系列提供了多種通信接口選項，包括RS232、CAN、RS422、RS485。此外，該系列還支持UTC時間同步，支持可控的CAN終端電阻設計。

通過提高測量精度、動態響應速度以及抗干擾能力，YIS525系列能夠在更為嚴苛的工作環境中保持穩定運行，擴大了產品的應用場景。在機器人應用領域，能夠提供更加精準的運動控制和導航數據支持。

眸星科技MZ100 “補償+算法”雙系統，響應延遲降低90%

在機器人領域，精準的姿態測量和控制是實現高效、穩定運行的關鍵。今年2月，眸星科技推出MZ100 六軸姿態模塊，內置3 軸低噪聲 MEMS 加速度計和 3 軸 MEMS 陀螺儀，采用“補償+算法”的雙閉環系統，針對泳池機器人設置了“智能爬墻模式”，適用于割草機器人、泳池清潔機器人、AGV等領域。

MZ100模塊采用了四維補償體系，即“補償+算法”的雙閉環系統，包括采用非線性補償、正交補償、溫度補償和漂移補償等標定手段，以及機械編排濾波算法，實現了高精度的測量。MZ100響應延遲降低90%， 一小時動態測試航向角累積誤差不超過10°，在俯仰角、橫滾角的測量上，其精度10秒內達到 0.02°，60秒內達到 0.15°。

MZ100模塊采用“高精度傳感+邊緣智能+寬域適應”的三位一體架構：傳感層采用MEMS加速計+陀螺儀；計算層搭載了MLC內核處理算法、邊緣計算進行實時姿態解算、補償算法消除水流動壓高頻干擾；應用層通過寬量程設計適應各種復雜運動場景，滿足不同機器人應用的需求。

MZ100模塊可用于多個機器人的應用領域。針對泳池機器人的坐標系失效、多維度運動干擾、誤差累積效應等問題，眸星科技針對性設置了“智能爬墻模式”，且開發了適配智能爬墻姿態估計算法。通過動力學約束、機器學習狀態機等處理，顯著抑制了誤差增長，1h長時爬墻測試姿態誤差約為2°左右。


小結：

可以看到，隨著機器人應用場景從結構化環境轉向高動態、強擾動的復雜工況時，姿態傳感器在實時性與精度上也在不斷迭代。例如，在戶外作業、地形不規則移動、高速動作執行等場景中，機器人需要具備快速響應能力和精準的姿態感知能力。因此，姿態傳感器隨之提升動態范圍、增強抗干擾能力、提高測量精度以及優化算法性能等方面。

未來，姿態傳感器還將持續迭代，包括更高精度與更大動態范圍、更強的抗干擾與環境適應能力、智能化算法與邊緣計算融合，以及面向特定場景深度優化：如針對人形機器人、AGV、清潔機器人定制功能模塊，提升產品適配性。