传感器是人形机器人实现智能化的必要部件。方正证券报告指出，传感器是软件控制与硬件零部件的桥梁，是物理世界与数字世界的接口。人形机器人传感器包括视觉、力觉、触觉、MEMS惯性等数十种传感器，其中力矩传感器、触觉传感器和视觉传感器是三大核心。六维力传感器技术壁垒最高；MEMS惯性传感器全球CR5达88%由海外主导，国内芯动联科产品已达国际领先。本文从力觉、视觉、触觉、MEMS四个维度分析人形机器人传感器系统的技术路线与国产替代趋势。

力/力矩传感器是机器人实现精密行动的关键。按测量维度分：一维力传感器（力方向与测量轴重合即可）、三维力传感器（测量Fx/Fy/Fz三分力，力的作用点与标定参考点重合）、六维力传感器（同时测量Fx/Fy/Fz及Mx/My/Mz六个分量，作用点随机变化）。六维力传感器性能最优、力觉信息最全面，但技术壁垒极高：需解决多通道信号温漂/蠕变/交叉干扰、六维联合加载标定复杂、结构解耦设计（直接影响灵敏度/刚度/动态性能）、高精度信号处理（小信号放大/电磁干扰/毫秒级响应）等核心技术。2022年我国六维力传感器市场同比增52%至2.39亿元，预计2027年以超45% CAGR增至超15亿元。市场由ATI等海外企业主导，国内坤维科技、鑫精诚、宇立仪器、蓝点触控等积极追赶，柯力传感、东华测试等上市公司推进研发及客户送样。

机器人视觉传感器由图像获取和图像处理两部分组成，可分为2D（处理平面图像）和3D（含深度信息）。特斯拉采用BEV+Transformer纯视觉方案——通过神经网络将多摄像头信息整合为俯视角3D空间图，配合时序信息动态感知。宇树科技采用RGB-D立体视觉摄像头——利用激光雷达/ToF摄像头获取3D空间信息实现避障导航。3D视觉传感器技术路线包括双目/多目视觉（基于视差）、结构光（主动投射+三角测量）、ToF（飞行时间）、激光雷达（点云成像），人形机器人厂商根据算法能力选择纯视觉或多传感融合方案。

触觉传感器是机器人感知环境的重要组件，特斯拉Optimus Gen2灵巧手已部署触觉传感器实现精准力控。主流技术路线：MEMS压力阵列传感器（刚性传感器，主要用于灵巧手指尖，压阻式为主要趋势）；电子皮肤（柔性触觉传感器，可附着任意形状载体，实现接触力/温度/湿度/震动/材质/软硬等多特性检测）。柔性触觉传感器按原理分电容式（灵敏度高/空间分辨率高）、压阻式（频率响应高/易结构化）、压电式（频率响应高/灵敏度高）、光电式（空间分辨率高/无电气干扰）等。电子皮肤从泛用性及仿生性角度可能是终极方案。汉威科技子公司能斯达已向多家机器人整机厂提供电子皮肤及指腹类传感器。

MEMS惯性传感器包括加速度计、陀螺仪、惯性测量单元（IMU）。全球MEMS惯性传感器市场规模2021年35.09亿美元，预计2027年49.43亿美元（CAGR 5.88%）。2021年MEMS加速度计/陀螺仪/IMU市场CR5分别达84%/83%/88%，由博世、ST、TDK、ADI、霍尼韦尔等海外龙头主导。2022年中国MEMS惯性传感器市场前三国际厂商占近80%份额。国内高性能MEMS陀螺仪技术已达国际领先水平——芯动联科33系列陀螺仪在零偏稳定性（≤0.1°/h）、角度随机游走（≤0.05°/h）等核心指标上优于Honeywell及Sensor主流产品。人形机器人中IMU用量通常在2-4个（头部/双足/胯部），特斯拉Optimus搭载4个IMU芯片，MEMS IMU是人形机器人姿态控制和平衡的核心传感器。

人形机器人三大核心传感器对比

传感器类型	核心功能	技术壁垒	主要应用部位	国产替代进展
六维力传感器	感知Fx/Fy/Fz/Mx/My/Mz	结构解耦/标定/温漂补偿	手腕/脚腕	坤维/鑫精诚/宇立追赶
触觉传感器/电子皮肤	压力/温度/纹理/软硬感知	柔性材料/多模态融合	灵巧手指尖/全身	能斯达已出货
MEMS IMU	姿态控制/平衡/导航	高精度MEMS工艺	头部/双足/胯部	芯动联科达国际领先