人形机器人内部传感器：运动控制的“感知基石”

内部传感器是人形机器人运动控制反馈系统的核心组件，在精细操作与柔性控制需求日益增长的背景下，对高性能传感器的需求应运而生。这些高性能传感器涵盖惯性传感器、编码器以及力学传感器等类型。

人形机器人内部传感器对比 来源：《人形机器人传感器应用综述》

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惯性传感器

惯性传感器是机器人运动控制及导航的基础。按被测物理量划分，惯性传感器可分为加速度传感器（加速度计）和角速度传感器（陀螺仪）。将加速度计与陀螺仪整合，可以得到最基本的六轴惯性测量单元（IMU）。六轴IMU用于测量物体三轴的角速度与加速度，一般包含三个单轴加速度计和三个单轴陀螺仪。

在人形机器人中，IMU通常布置于胯下或胸腔部位，是保障运动稳定性的核心。初始化阶段，其输出的姿态信息结合质心状态助力机器人稳定站立；行走过程中，实时反馈姿态数据确保沿预定路线行进，协同实现精准原地转弯；紧急制动时，支撑系统快速响应恢复稳定姿态。目前，特斯拉Optimus、波士顿动力Atlas、优必选Walker X等全球主流人形机器人均内置IMU，保障肢体动作精确控制。

IMU在人形机器人中的应用 来源：原极科技

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编码器

在人形机器人的应用场景中，编码器的数据反馈起着举足轻重的作用。它主要承担着实时监测并调控机器人关节运动位置的任务，以此确保机器人能够实现精确运动控制和精准定位。

人形机器人对编码器需求量极大，广泛分布于全身关节。特斯拉人形机器人运动控制模块主要分为直线执行模组、旋转执行模组和灵巧手，每个旋转执行模组具备独立的输出和输入两个编码器，而每个直线执行模组则配置了一个编码器；在灵巧手模块中，为满足其复杂功能需求，每个空心杯电机模组均搭载了一个编码器，单个人形机器人总计需要40个编码器。

特斯拉人形机器人编码器统计 来源：人形机器人传感器应用综述

编码器分类方式多样：按测量类型可分为线性编码器与旋转编码器；按输出信号可分为绝对式与增量式；按技术原理可分为光电、电感和磁编码器。

来源：《人形机器人传感器应用综述》（言卫等）

其中，电感编码器与磁编码器凭借体积小、重量轻、温域宽、抗冲击等优势，契合人形机器人的应用需求，已在埃斯顿酷卓Codroid 02、特斯拉Optimus等产品的关节电机中大量应用。

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力学传感器

力学传感器的性能直接决定机器人的操作精度、安全性与智能化水平，通过力反馈信号让机器人实时感知关节与部位受力状态，动态调整动作以适应环境。按测量维度划分，力学传感器可分为一维、三维和六维三类：一维传感器测量单一轴向力或力矩，安装于髋、膝、踝等主要关节，实现基础力控、柔性交互与碰撞检测，成本低且技术成熟；三维传感器检测三轴力，可部分替代六维传感器应用于灵巧手抓握等基础场景；六维力/力矩传感器可同步测量三维力与三维力矩，实现全空间力觉感知，安装于手腕时能感知手部与操作物体的交互力，支撑灵巧操作，安装于脚踝时可测量足地相互作用力，为双足步行稳定性、步态优化、跌倒预警提供关键响应。

人形机器人六维力传感器产品 来源：蓝点触控

按测量原理，力学传感器可分为应变式、压电式、电容式和光电式，其中应变式及其衍生的六维传感器因成本与稳定性优势，是当前人形机器人的主流选择。

综上，惯性传感器、编码器与力学传感器在人形机器人运动控制系统中各司其职、协同发力。惯性传感器保障运动稳定与导航精准，编码器实现关节动作精细调控，力学传感器提升操作精度与环境适应性，三者共同推动人形机器人向更高性能的精细操作与柔性控制方向发展，是人形机器人技术迭代的核心支撑。

参考来源:

各企业官网

言卫.人形机器人传感器应用综述

陈珊.编码器专利技术综述