人形机器人姿态感知：IMU产业及个股梳理

人形机器人姿态感知：IMU产业及个股梳理

人形机器人作为人工智能和机器人技术的前沿领域，其姿态感知能力是实现精准控制的关键。惯性测量单元（IMU）在其中扮演着重要角色。本文将为您详细介绍IMU的基本原理、构成、在人形机器人中的具体应用，以及全球和国内的产业格局。

IMU概览

惯性传感器

惯性传感器用于测量物体的线性运动或旋转运动，主要分为加速度计、陀螺仪、磁力计。

IMU分类

IMU即惯性测量单元，通常由两个及以上惯性传感器组成并合封，是一种用于测量物体运动状态和姿态的装置。根据内置传感器的不同，可分为：

• 六轴IMU：3轴加速度计+3轴陀螺仪
• 九轴IMU：3轴加速度计+3轴陀螺仪+3轴磁力计，也称为姿态传感器或AHRS

IMU作用

IMU具有高精度、高可靠性的特性，通过误差补偿和惯性导航解算，IMU能够输出坐标变化量等重要导航信息。其应用领域包括机器人、消费电子、汽车、工业、无人机、航空航天等。

IMU构成

• 加速度计：测量加速度，由质量块、阻尼器、弹性元件、电容极板、ASIC芯片等组成；分为单轴、二轴、三轴三种类型。根据感测原理，可分为压阻式、电容式、压电式等类型；电容式MEMS加速度计占据主导地位。
• 陀螺仪：测量角速率，主要用于导航定位、姿态感知、状态监测；分为激光、光纤、MEMS陀螺仪三种类型。

IMU在人形机器人中的应用

IMU在人形机器人中主要用于姿态控制和平衡维持、导航和定位、动作执行和路径规划三个方面：

1. 姿态控制和平衡：IMU通过监测姿态与位置变化，利用伺服机构动态调整姿态，帮助机器人维持稳定平衡的姿态。
2. 导航和定位：IMU利用对角速率和线加速度叠加运算，可以动态确定自身位置变化，不需借助外源信息。
3. 动作执行和路径规划：基于IMU的测量数据，机器人可以更精确地执行行走、转弯、跳跃等动作，并进行路径规划。

人形机器人中IMU的用量一般为2-4个，分别配置在头部、双足、胯部等部位。

IMU市场格局

全球方面，IMU主要由几家大厂主导，包括德国博世、法国ST、日本TDK、美国霍尼韦尔、美国亚德诺。

国内本土厂商市场份额较小，主要厂商包括：矽睿科技、明皜传感（苏州固锝）、华依科技、芯动联科、敏芯股份、星网宇达。

• 芯动联科：高性能MEMS惯性传感器厂商，产品包括MEMS陀螺仪、MEMS加速度计。
• 华依科技：主营高精度惯导、动力总成智能测试设备；推出了针对机器人应用的IMU型号，已实现交付。
• 敏芯股份：MEMS传感器厂商，主营MEMS声学传感器、MEMS压力传感器、MEMS惯性传感器。

（转自：伏白的交易笔记）