核心觀點：
1.傳感器是智能裝備重要感官，其研發(fā)過程往往分為兩個階段：從技術創(chuàng)新到成本降低。
傳感器作為智能裝備的自主輸入裝置，相當于人的各種感覺器官。智能裝備對于外界環(huán)境的感覺主要有視覺、位置覺、速度覺、力覺、觸覺等。智能傳感器是智能裝備獲取外界環(huán)境信息的窗口，其研發(fā)過程可以分為兩個階段：第一階段，探索需求，從未滿足的需求中誕生出新型傳感器；第二階段，為更貼合產(chǎn)業(yè)化應用，研發(fā)焦點 向控制成本轉變。以3D激光雷達為例，已經(jīng)開始進入第二階段，未來成本有望下降。
2. 智能裝備應用傳感器具有三種趨勢：同類傳感器結合、多種傳感器組合、引用場景創(chuàng)新。
在傳統(tǒng)工業(yè)設備向智能化、信息化方向演進的過程中，傳感器扮演發(fā)揮了感知外部信息的作用，其應用過程呈現(xiàn)三大趨勢。一、同類傳感器疊加，單一功能上的縱向深度結合。這 種情況下傳感器之間在功能上有主導和輔助之分，先進傳感器往往發(fā)揮著縱深作用，負責核心功能的實現(xiàn)。以無人駕駛汽車為例，3D激光雷達在感知系統(tǒng)中起主導 作用。由于無人駕駛的高安全性需求，其感知系統(tǒng)需要多種傳感器形成相互配合的冗余結構，3D激光雷達在感知系統(tǒng)中起主導作用，是無人車測距三重保障中 的第一重。3D激光雷達的效果和成本牽動著無人駕駛汽車的產(chǎn)業(yè)化進程。二、多種傳感器搭配，多種功能上的橫向廣度組合。每種硬件需要完成獨立的功能模塊，因此后臺系統(tǒng)和算法實現(xiàn)更加重要。以Pepper機器人為例，人工智能算法是其核心技術。Pepper機器人使用了多種傳感器，各種硬件在功能上并無主次，技術核心是識別表情、語言的人工智能算法。三、新型傳感器應用于傳統(tǒng)設備，硬件升級萌發(fā)新生命力。傳感器與傳統(tǒng)設備結合后發(fā)展出新的應用場景，帶來硬件組合的升級。以掃地機器人為例， 2D激光雷達應用于掃地機器人，實現(xiàn)了激光導航式的路徑規(guī)劃，此類產(chǎn)品效果與其傳統(tǒng)掃地機在使用上有著顯著的優(yōu)勢，帶來了應用場景上的擴展和工作效率上的升級。
投資建議：傳感器作為智能裝備感知外部環(huán)境信息的自主輸入裝置，對智能裝備的應用起著技術牽引和場景升級的作用，并將在產(chǎn)業(yè)化浪潮中優(yōu)先受益。我們建議關注在無人駕駛汽車、服務機器人等智能裝備的商業(yè)化進程中扮演關鍵角色，且具有良好技術基礎的硬件設備企業(yè)。
風險提示：先進傳感器技術突破低于預期；先進傳感器產(chǎn)業(yè)化低于預期；高成本傳感器成本下降空間具有不確定性。
一、傳感器
1傳感器的分類與發(fā)展歷程
傳 感器指能夠感受規(guī)定的物理量并按一定的規(guī)律（數(shù)學函數(shù)法則）轉換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器是設備感受外界環(huán)境的重要硬件，決定了裝備與外界環(huán)境 交互的能力，是設備智能化的硬件基礎，尤其在很多智能設備中，傳感器決定著設備的核心能力。一個典型的傳感器由敏感元件、轉換元件和調(diào)理電路組成。敏感元 件用于直接感受被測量，轉換元件用于轉化為電量參數(shù)。
傳感器用途廣泛、種類繁多。按照測量對象可以將傳感器分為檢測光、放射線、聲信號、磁信號、力、位置信息、溫度、濕度、溶液流量流速等類型的傳感器。每一種檢測同樣對象的傳感器又有多種應用和不同的實現(xiàn)路徑。具體可見如下這張圖。
傳感器的發(fā)展大體可分三個階段：第一階段是20世紀50年代伊始，結構型傳感器出現(xiàn)，它利用結構參量變化來感受和轉化信號。第二階段是20世紀70年代開始，固體型傳感器逐漸發(fā)展起來，這種傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成，是利用材料某些特性制成。如：利用材料的熱電效應、霍爾效應，分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器等。第三階段是20世紀末開始，智能型傳感器出現(xiàn)并得到快速發(fā)展。智能型傳感器是微型計算機技術與檢測技術相結合的產(chǎn)物，使傳感器具有人工智能的特性。
目前，國內(nèi)傳感器技術發(fā)展與創(chuàng)新的重點在材料、結構和性能改進3個方面：敏感材料從液態(tài)向半固態(tài)、固態(tài)方向發(fā)展；結構向小型化、集成化、模塊化、智能化方向發(fā)展；性能向檢測量程寬、檢測精度高、抗干擾能力強、性能穩(wěn)定、壽命長久方向發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，對傳統(tǒng)傳感技術又提出了新的要求，產(chǎn)品正逐漸向MEMS技術、無線數(shù)據(jù)傳輸技術、紅外技術、新材料技術、納米技術、陶瓷技術、薄膜技術、光纖技術、激光技術、復合傳感器技術、多學科交叉融合的方向發(fā)展。
2、傳感器在國內(nèi)外的市場情況
目前，傳感器的四大應用領域為工業(yè)、汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費電子產(chǎn)品等。其中，在國內(nèi)，工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品用傳感器占比約42%左右，而發(fā)展最快的是汽車電子和通信電子應用市場。此外，醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、油氣管道、智能電網(wǎng)、可穿戴設備等領域的創(chuàng)新應用將成為新熱點，有望在未來創(chuàng)造更多的市場需求。
近年來，國內(nèi)傳感器市場持續(xù)快速增長，年均增長速度超過20%，2011年傳感器市場規(guī)模為480億元，2012年達到513億元，2013年則超過640億元。
我國傳感器產(chǎn)業(yè)已由仿制、引進逐步走向自主設計、創(chuàng)新發(fā)展階段，國內(nèi)傳感器及芯片廠商快速發(fā)展，基本掌握了中低端傳感器研發(fā)的技術，并向高端領域拓展，產(chǎn)生了包括華工科技、大立科技、歌爾聲學、瑞聲聲學、廣陸數(shù)測、漢威電子、航天機電、美新半導體、中航電測、格科微電子、昆侖海岸、青鳥元芯、華潤半導體等一批傳感器龍頭企業(yè)，已開始在中高端傳感器上取得一定進展。
國際市場方面，目前全世界約40個國家從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應用開發(fā)，研發(fā)機構6000 余家。其中美、日、德等國家實力較強，產(chǎn)品門類繁多，各種產(chǎn)品累計2萬余種。全球著名的公司包括美國霍尼韋爾公司、?？怂共_公司、美國恩德?？斯?，荷蘭飛利浦公司，德國英飛凌公司，英國Bell&Howell公司等。
醫(yī)療機器人作為一種特殊的新興科技產(chǎn)品，醫(yī)療機器人超越了傳統(tǒng)意義上的醫(yī)療裝備范疇，該市場由產(chǎn)品效果和剛性需求共同推動。市場對價格、營銷手段等因素敏感性較低，而對機器人的治療、恢復、使用效果敏感性極高，這些效果直接決定了產(chǎn)品的受歡迎程度。
二、智能裝備上的傳感器概覽
1智能傳感器是智能裝備感知外界重要輸入
智能裝備能夠感知外界環(huán)境，自主分析判斷并制定決策，并實現(xiàn)自主反饋或行動。上述功能的實現(xiàn)總體上通過三個功能系統(tǒng)來實現(xiàn)：輸入系統(tǒng)、計算系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)。
一 般而言，智能裝備的輸入系統(tǒng)有兩個來源：一個是人工輸入的設置參數(shù)，一個是通過自身的傳感器感知外界環(huán)境獲得的信息。人工輸入的參數(shù)反映著使用者基于自身 使用目的和預期，對于智能設備的設置；傳感器輸入的數(shù)據(jù)反映著智能設備通過感知外界環(huán)境獲得的有利于設備運轉的信息。因此，傳感器是智能設備除人工干預以 外的唯一輸入，也是智能設備能夠自主獲得信息、自主判斷、自主行動的基礎。
2智能傳感器讓智能裝備擁有多種感覺
傳感器作為智能裝備唯一的自主式輸入，相當于智能裝備、機器人的各種感覺器官，智能裝備對于外界環(huán)境的感覺主要有視覺、位置覺、速度覺、力覺、觸覺等。
視覺是智能裝備最常用的輸入系統(tǒng)，并可以分為兩大類：一是直觀的視覺，數(shù)據(jù)類型是像素組成的圖片，典型的應用如機器視覺、物體識別等，此類傳感器有高速相機、攝像機等；二是環(huán)境模型式的視覺，數(shù)據(jù)類型是點云數(shù)據(jù)構成的空間模型，典型的應用是空間建模，此類傳感器有3D激光雷達、激光掃描儀等。
位置覺是指通過感知周圍物體與自身的距離，從而判斷自身所處的環(huán)境位置，此類傳感器有激光測距儀、2D激光雷達、磁力計（判斷方向）、毫米波雷達、超聲波傳感器等。
速度覺是指智能裝備對于自身運行的速度、加速度、角速度等信息的掌握，此類傳感器有速度編碼器、加速感應器、陀螺儀等。
力覺在智能裝備中用以感知外部接觸物體或內(nèi)部機械機構的力，典型的應用如裝在關節(jié)驅動器上的力傳感器，用來實現(xiàn)力反饋；裝在機械手臂末端和機器人最后一個關節(jié)之間的力傳感器，用來檢測物體施加的力等。
觸覺在智能裝備中可以進一步分為接觸覺、壓覺、滑覺，此類傳感器有光學式觸覺傳感器、壓阻式陣列觸覺傳感器、滑覺傳感器等，其中滑覺傳感器是實現(xiàn)機器人抓握功能的必備條件。
除以上五種人體感覺以外，一些物理傳感器還具有超越人體的感覺，比如生物傳感器可以測量血壓、體溫等，環(huán)境傳感器可以測量溫濕度、空氣粉塵顆粒物含量、紫外線光照強度等。這些超越人體感官的傳感器如今被可穿戴設備搭配起來，可穿戴設備從而被賦予了擴充人體感官的功能。
三、傳感器研發(fā)趨勢
隨著微機電系統(tǒng)（MEMS）、激光技術、高科技材料等的技術進步，傳感器的研發(fā)呈現(xiàn)多樣化的趨勢，有的利用生物材料模擬人類皮膚，創(chuàng)新傳感器的觸覺；有的利用MEMS技術研發(fā)微型智能化傳感器，從而有利于復雜系統(tǒng)的集成；有的利用高精度的激光技術創(chuàng)造激光雷達，從而利于系統(tǒng)實時感知周邊障礙物與環(huán)境等等。
然 而總體而言，傳感器的研發(fā)過程呈現(xiàn)兩階段的趨勢：一、技術創(chuàng)新，根據(jù)未能滿足的需求開發(fā)新產(chǎn)品。在第一階段中，傳感器研發(fā)創(chuàng)新的方向源于智能裝備、創(chuàng)新設 備的需求，研發(fā)人員根據(jù)使用需求，創(chuàng)新出新型傳感器。二、成本降低，應用落地，產(chǎn)品逐步切合產(chǎn)業(yè)化需求。在第二階段中，在研發(fā)創(chuàng)新的過程中，為了滿足人們 對于智能裝備產(chǎn)業(yè)化應用的需求，研究人員從對技術開發(fā)的關注轉為對成本下降的關注，以實現(xiàn)傳感器大規(guī)模生產(chǎn)，智能裝備產(chǎn)業(yè)化應用的愿景。
3D激光雷達就是這樣一種從功能創(chuàng)新中誕生，又開始進入商業(yè)化開發(fā)的傳感器。下面以激光雷達為例，梳理傳感器典型的發(fā)展趨勢。
1研發(fā)趨勢一：技術向高階延展
3D激光雷達的出現(xiàn)是為了滿足系統(tǒng)對于實時空間感知的需求而出現(xiàn)的，無人駕駛汽車、無人機等自主移動式機器人出于空間識別、自主避障、規(guī)劃路線的目的，需要一個傳感器能夠實時對于周邊環(huán)境進行掃描，從而獲知周邊障礙物和道路的距離信息，由此3D激光雷達應運而生。
3D激光雷達的研發(fā)過程本質上是激光測距技術的升維，和實現(xiàn)的需求逐步升級的過程，激光測距技術是3D激光雷達的基礎。最早激光測距儀的出現(xiàn)，解決了點到點一維距離測量的需求；然后2D激光雷達的出現(xiàn)，解決了在一個扇形平面內(nèi)感知接近物體的需求，測量的是平面內(nèi)的距離；如今3D激光雷達，通過高速變化激光投射角度，對周邊環(huán)境實時掃描獲取距離信息，解決了在三維空間內(nèi)的障礙物和環(huán)境識別需求，測量的是三維空間內(nèi)的距離。
3D激光雷達應用最熱門的領域莫過于無人駕駛汽車，以3D激光雷達為主導的無人駕駛感知系統(tǒng)是當今無人駕駛領域采取的主流技術路線，但是3D激光雷達的成本一直是此技術路線的痛點。以生產(chǎn)3D激光雷達最為知名的Velodyne公司的產(chǎn)品為例，三款產(chǎn)品按性能最高到底的售價分別為8萬美元、2萬美元、8千美元。在無人駕駛汽車研發(fā)測試階段，包括谷歌、百度在內(nèi)的科研機構一直采用8萬美元的版本進行測試，據(jù)了解，谷歌無人駕駛汽車的總成本約為30多萬美元，而該款64線型的3D激光雷達HDL-64占整車成本的25%。
2、研發(fā)趨勢二：成本隨應用降低
經(jīng)過了研發(fā)第一階段技術創(chuàng)新以后，成本過高是以3D激光雷達為主的無人駕駛感知系統(tǒng)的主要問題，傳感器生產(chǎn)公司對于激光雷達研發(fā)的關注點從功能增強轉變?yōu)槌杀究刂?，由此進入了研發(fā)第二階段：降低成本以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。
在素有電子消費領域科技風向標之稱的2016CES大會上，激光雷達科技企業(yè)Velodyne和Quanergy都展出了新型3D激光雷達。Velodyne的Puck Auto和Quanergy的S3與之前相比都是小型化的改良產(chǎn)品。
Velodyne公司的Puck Auto采用32線激光，掃描范圍達200米，可以認為是VLP-16的加強版，相比于VLP-16更加切合于無人駕駛汽車的使用需求，相比于另外兩款產(chǎn)品價格成本更低。該公司已與福特公司達成合作意向，未來福特公司的無人駕駛汽車Fusion將配置2臺Puck Auto，并且Velodyne公司負責人稱他們將進一步降低產(chǎn)品成本，目標控制在1000美元以下。
Quanergy公司的S3是與德爾福公司合作開發(fā)的固態(tài)激光雷達，采用8線激光，內(nèi)部無旋轉部件，可集成于整車內(nèi)。在此前的報道中，Quanergy公司的CTO表示每臺S3成本在200美元。價格極低的原因在于產(chǎn)品的配置，8線、固態(tài)這兩個特性決定了成本的有效控制。固態(tài)意味著不能360度轉動，只能探測前方，但探測范圍的不足，可以用數(shù)量來彌補，在車身四角布置四臺或六臺S3，是德爾福無人駕駛汽車所探索的方案。
通過這兩個美國科技企業(yè)在2016CES上發(fā)布的新產(chǎn)品，我們可以得知激光雷達的技術特性正逐步切合無人駕駛領域的產(chǎn)業(yè)化需求，去除測試階段的冗余硬件配置后，成本有望大幅降低。
四、傳感器應用趨勢：同類結合、多種組合、場景創(chuàng)新
傳感器作為智能裝備除人工設置參數(shù)以外的唯一輸入，其重要性不言而喻。傳感器感知外界環(huán)境的能力，決定了智能裝備信息輸入的準確性和豐富性。對于傳感器的有效應用的創(chuàng)新，往往也是智能裝備功能創(chuàng)新的基礎。智能裝備對于傳感器的創(chuàng)新應用主要有以下三種趨勢：
1.同類傳感器結合使用，單一功能上的縱向深度結合
這種情況下，系統(tǒng)在單一功能上往往有著極高的需求，為滿足系統(tǒng)在單一功能上的高復雜需求，同類傳感器有機結合，形成的冗余結構保證了系統(tǒng)在該功能上的安全性。如無人駕駛汽車的感知系統(tǒng)，多種視覺、位置覺傳感器的有機結合，形成了相互補充的冗余結構，從而保證了系統(tǒng)能夠正確、高效地實時感知外界環(huán)境，做出正確駕駛決策。
此時，傳感器之間在功能上往往有著主導和輔助的區(qū)別和聯(lián)系，起主導作用的傳感器是產(chǎn)品實現(xiàn)的核心技術壁壘。
2.多種傳感器組合使用，多種功能上的橫向廣度組合
為滿足系統(tǒng)多類型、多層次的輸入輸出需求，多種類型的傳感器創(chuàng)新組合，形成智能裝備的多種感覺，根據(jù)多種感覺形成智能反饋。如情感交互性機器人Pepper以及其他陪護型、早教型機器人等，多種感官的組合形成了視覺、位置覺、聽覺等情感感知系統(tǒng)，再通過內(nèi)部的人工智能算法形成智能反饋。
此時，硬件之間不存在主次之分，系統(tǒng)和算法芯片也同樣發(fā)揮重要作用。
3.新型傳感器應用于傳統(tǒng)設備，賦予設備智能化的生命力
新型智能傳感器應用于傳統(tǒng)設備，賦予傳統(tǒng)設備感覺，從而升級為智能設備。如激光雷達與掃地機器人的結合，形成了路徑規(guī)劃式的掃地機器人；血壓傳感器、心率傳感器、位置傳感器和手表、手環(huán)的結合，形成了集各種健康監(jiān)控功能于一身的可穿戴式設備等。
這種情況下，由于傳統(tǒng)設備本身具備需求，因此是主要一種存量市場的滲透替換現(xiàn)象，而新型傳感器應用帶來的效果改進具有明顯的消費者基礎。
下面我們分別以無人駕駛汽車的感知系統(tǒng)、Pepper機器人、掃地機器人為例，梳理傳感器應用的趨勢。
1應用趨勢一：同類傳感器疊加，單一功能上的縱向深度組合
以搭載大量傳感器的無人駕駛汽車為例。無人駕駛汽車通過感知系統(tǒng)實現(xiàn)自主識別障礙物、道路、交通信號，該系統(tǒng)是機器取代駕駛員的關鍵。該系統(tǒng)主要由各種視覺位置覺傳感器結合而成，同種類型的不同傳感器彼此輔助、彌補，形成多重安全保障，保證了系統(tǒng)的高安全性。
一臺能夠自主駕駛的無人駕駛汽車具備以下傳感器：
（1）測距第一重保障：安裝在車頂?shù)?D激光雷達，可以主動構建周邊環(huán)境的空間模型。谷歌無人駕駛汽車裝載了Velodyne公司的激光雷達傳感器，能計算出200 米范圍內(nèi)物體的距離，并借此創(chuàng)建出三維環(huán)境圖形。可以認為，激光雷達傳感器是谷歌無人車的視覺系統(tǒng)，是無人駕駛系統(tǒng)主要的信息輸入來源。
（2）測距第二重保障：安裝在前后保險杠的毫米波雷達，不受天氣光照影響，是行駛安全的第二重有力保障。谷歌無人駕駛汽車的前后保險杠上面一共安裝了四個毫米波雷達，這是自適應巡航控制系統(tǒng)的一部分，可以保證谷歌的無人駕駛汽車在道路行駛時處在安全的跟車距離上，按照谷歌的設計，其無人車需要和前車保持 2-4 秒的安全反應距離，具體設置根據(jù)車速變化。從而能最大限度地保證乘客的安全。
目前，標準車載雷達多采用毫米波雷達，其他也有采用紅外線雷達的情況。但是毫米波雷達和紅外雷達的共同缺點是對于行人的反射效果極弱，因此只能應用于保持前后車距，作為3D激光雷達的輔助。
（3）測距第三重保障：超聲波雷達，測距穩(wěn)定性最佳，但距離最近，是行駛安全的第三重保障。超聲波傳感器就是普通汽車上的倒車雷達，因其測距穩(wěn)定性極佳，不受光照、天氣的影響，且能檢測出不分質地的障礙物的特點被廣泛使用，但其受測量距離的限制，只能測量10米內(nèi)的物體。
（4）物體識別：前置攝像機，可以清晰有效辨別事物。車頭上安裝的攝像機可以更好地幫助汽車識別眼前的物體，包括行人、其他車輛等等。這個相機可以實現(xiàn)識別交通標志和信號，以及各種的限速、單行道、雙行道和人行道標示等等
（5）車身定位：高精度GPS，規(guī)劃路線。無人駕駛汽車充分利用GPS 技術定位自己的位置，然后利用谷歌地圖，可以實現(xiàn)最優(yōu)化的路徑規(guī)劃。但是，由于天氣等因素的影響，GPS 的精度一般在幾米的量級上，并不能達到足夠的精準。為了實現(xiàn)定位的準確，谷歌需要將定位數(shù)據(jù)和前面收集到的實時數(shù)據(jù)進行綜合，車子不斷前進，車內(nèi)的實時地圖也會根據(jù)新情況進行更新，從而顯示更加精確的地圖。
（6）車身狀態(tài)監(jiān)控：安裝在車輪的轉速編碼器和加速度傳感器，獲取車輛自身的速度方向信息。用來采集車輪的實時轉速，以獲取無人駕駛汽車的時速、車輪轉速、角速度以及慣性等自身速度信息。
需要指出的是，任何單一設備都無法完全解決無人駕駛汽車的輸入感知問題，必須是多設備的密切配合，而同時對多信息來源（包括地理信息系統(tǒng)/高精度GPS）進行處理，對計算機系統(tǒng)的人工智能提出更高的挑戰(zhàn)。
2應用趨勢二：多種傳感器搭配，多種功能上的橫向廣度組合
多種傳感器的組合應用形成的產(chǎn)品創(chuàng)新是最為常見的傳感器應用趨勢，功能的創(chuàng)新和組合在未來也將催生多種形式的新型智能裝備，尤其在家庭應用、社會服務、公共服務等領域。以日本軟銀集團研發(fā)的情感交互型機器人Pepper為案例，該機器人就是一種典型的多種傳感器組合使用的產(chǎn)品，Pepper配備了多種傳感器以實現(xiàn)視覺（攝像頭、紅外傳感器）、位置覺（激光測距儀）、聽覺（麥克風）、觸覺（接觸覺傳感器、滑覺傳感器）等感覺，并配備了特制顯示屏以實現(xiàn)面部表情和心情的表達，構造了機械手臂以實現(xiàn)肢體語言等等。
Pepper機器人的主要傳感器有：
（1）位于頭部和嘴巴的攝像頭，用來識別物體和記錄影像；
（2）位于雙眼的激光發(fā)射器和激光接收器，用來測量目標物體與自己的距離；
（3）位于頭部的紅外線傳感器，用來識別人的面部輪廓，從而進行人類情緒的判斷；
（4）位于手部的接觸覺傳感器、滑覺傳感器，用來實現(xiàn)物體抓握等功能；
（5）其他，例如麥克風和用來輔助機械內(nèi)部結構的力學傳感器等。
Pepper機器人的傳感器之間并不存在主次的關系，各種硬件平等地服務于整體系統(tǒng)。其人類情感識別系統(tǒng)、語音判斷與反饋的人工智能系統(tǒng)是決定產(chǎn)品高下的關鍵性技術。
除此以外，近期引起市場關注的大狗機器人也是運用多種傳感器組合的案例。BigDog機器人是由美國知名軍用機器人研究機構波士頓動力研發(fā)的越野型機器人。它的外形像一條大狗，能夠完成走、跑、爬并搬運重物等工作。BigDog的四條腿可以吸收沖擊以回收能量，其獨特之處在于精妙的力學設計和各種傳感器的應用使得BigDog擁有超高的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性，能在路況糟糕的野外、山地流暢地行進，并且在受到諸如沖撞、腳踢等外力沖擊時能夠做出反應防止跌倒。其中構成本體感覺模塊的傳感器有4種：線性電位器，用來測量BigDog機器人關節(jié)的移位，以判斷關節(jié)部位受力方向的變化；力傳感器，用來測量執(zhí)行器、腳踝部位所承受的力，結合線性電位器用來保持身體的力平衡；電流傳感器，用來測量伺服電機是否提供了正確的電流；陀螺儀，用來測量機器人本體的角速度、線性加速度。所有這些傳感器的信息綜合起來，用來維持機器人本體的受力平衡。構成外部感知模塊的傳感器有2種：立體攝像頭，用來感知地面傾斜度，已調(diào)整受力平衡，還可以用來識別障礙物以進行躲避；激光雷達，用來定位引導員，并實現(xiàn)自動避障式跟蹤。
3應用趨勢三：新型傳感器應用于傳統(tǒng)設備，場景創(chuàng)新萌發(fā)生命力
新型傳感器應用于傳統(tǒng)設備是一種場景創(chuàng)新，最典型的案例如出貨量處在爆發(fā)期的掃地機器人。掃地機器人有隨機碰撞式和路徑規(guī)劃式兩種，長期來看，路徑規(guī)劃式掃地機器人由于其清潔效率高、脫困能力強、方便快捷等特點將逐步取代隨機碰撞式機器人。路徑規(guī)劃式掃地機器人中，又有三種不同技術路線：GPS技術、視覺技術、激光技術。
GPS技術使掃地機器人清楚自身所處的房間內(nèi)的位置，有效避免了重復清理，提高了清潔效率，但是不能躲避障礙物，因此對于障礙物的探測還是采用碰撞式。此類掃地機器人如iRobot的Braava系列、Proscenic的Pro-JOJO系列等。
采用視覺技術的掃地機器人主要由iRobot掌握，采用VSLAM視覺定位技術，通過攝像頭拍攝的圖像進行定位算法處理。
激光技術是指掃地機器人配置旋轉式的激光測距傳感器（2D激光雷達），快速獲取與周邊障礙物的距離，通過不同的算法進行障礙物識別、位置判斷與路徑規(guī)劃。
我們認為激光導航的掃地機器人由于其相對成本較低、使用效果好，是路徑規(guī)劃式機器人未來的主要技術路線。目前市場上生產(chǎn)激光導航的掃地機器人主要有三家：
（1）Neato的XV系列和Botvac D系列
Neato運用的技術叫做RPS激光測距系統(tǒng)。在掃地機機器人的頂端設置有一個可旋轉的激光發(fā)射頭和配套接收器，通過發(fā)射激光掃描自身到邊界每個點的距離，每秒能夠對周圍環(huán)境進行五次掃描，從而生成房間內(nèi)部2D全景數(shù)字地圖，還能根據(jù)屋內(nèi)家具位置的變化實時進行更新。同時，Neato運用獨特的uMemory坐標記憶算法，在清掃過程中，自動將周圍物品的坐標數(shù)據(jù)儲存在內(nèi)存芯片中。這樣Neato能夠做到直線清掃，不重復工作。Neato公司的XV系列采用激光技術,售價2000元人民幣以下。此外最新的BotvacD系列采用激光技術+坐標技術，售價約為3800人民幣。
Neato的2D激光雷達是自主研發(fā)生產(chǎn)的。據(jù)了解，由于其成本低廉，針對性強，以至于有些掃地機器人制造商甚至希望Neato能夠單獨生產(chǎn)掃地機器人用激光雷達。
（2）科沃斯的地寶DR系列
在2016年CES展會上，科沃斯的新產(chǎn)品地寶9（Deebot 9）系產(chǎn)品DR95亮相。該產(chǎn)品采用的技術是基于LDS激光雷達探測的SmartNavi全局規(guī)劃技術。在清掃開始之前DR95會先繪制一張地圖進行智能分區(qū)，在用戶交互系統(tǒng)中對不同的分區(qū)進行顏色標注以顯示清潔進度。目前，配置激光雷達的D9系列產(chǎn)品DR92和DR95售價分別為3700元和5000元人民幣。
（3）Xrobot的inxni（以內(nèi)）掃地機器人
Xrobot是銀星智能科技的子公司，銀星智能科技是國內(nèi)最早做掃地機器人的廠商之一，有著11年的ODM經(jīng)歷，可以說是國產(chǎn)掃地機器人的開拓者。5年前，Xrobot公司開始研發(fā)導航機器人，其自主研發(fā)的AICU系統(tǒng)，能夠通過激光掃描實時生成2D地圖，主動劃分區(qū)域，同時規(guī)劃路徑。在2015年12月16日舉辦的新品發(fā)布會上，Xrobot共推出了3款inxni：入門款、標準款、至尊款，價格分別對應為3599元、3999元以及4699元。
激光導航式掃地機器人的售價在人民幣4,000-5,000元左右，而當銷量最大的掃地機器人為1000~2000元區(qū)間。未來隨著未來2D激光雷達等傳感器成本的下降，激光導航式掃地機器人售價有望進一步下降，從而提升其滲透率。
來源：MEMS
