01 人形机器人中有哪些传感器？
传感器是能够把特定的信息（物理、化学、生物）按转换成某种可用信号输出的器件和装置，一般由敏感元件、转换元件和基本电路（也称转换电路）组成。敏感元件感受被测量的状态，转换元件将相应的被测量转换成电参量，而基本电路将电参量接入电路并转换成电量。传感器的核心部分是转换元件，其决定了传感器的工作原理。
图1：传感器基本构成与工作原理示意图
人形机器人由控制、感知和执行三大部分组成，其中感知是控制和执行的前提，因此传感器是人形机器人中核心的感知部件，人形机器人需要通过传感器实现对外界光、力、声、电等信息的感知，为控制和执行提供实时反馈。
多数工业或移动机器人应用的传感器相对较少，如移动机器人使用视觉、激光雷达进行导航或避障，协作机器人使用力矩传感器做力反馈、利用视觉进行分拣与检测等，而人形机器人则需要综合使用各类传感器，对传感器的需求量大、种类多。根据特斯拉机器人Optimus成本估算，各类传感器占总成本比率超27%，是人形机器人主要核心零部件。
图2：人形机器人中用到的传感器（概览）
传感器种类众多，并且可以按照输入量、转换原理、输出信号、输入和输出的特征、能量转化方式、应用范围等多种方式分类。例如，按照输入量，可分为物理量、化学量、生物量传感器；按照转换原理，可分为结构型、物性型、复合型传感器；按照应用范围，可分为位置、力、液面、能耗、速度、温度等传感器。
图3：传感器的整体分类
具体到机器人身上，根据检测对象的不同可分为内部传感器（或称为本体感知传感器）和外部传感器。内部传感器主要用来检测机器人本身状态，多为检测位置和角度的传感器，常见如陀螺仪（用于测量和维持方向）、加速度计（测量加速度）等。
外部传感器主要用来检测机器人所处环境及状况的传感器，帮助机器人检测和识别周围的物体、距离、温度、光线等信息。常见如摄像头（提供视觉数据）、雷达（检测物体距离和速度）、激光测距仪（精确测量距离）、红外传感器（检测热源和距离）、超声波传感器（用于测距和避障）等。
02 内部传感器
内部传感器中，目前应用最多和最广泛的是惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU），它是一个包含加速度计和陀螺仪的单一集成单元，典型配置通常包含三个轴向的陀螺仪和三个轴向的加速度计，可以测量物体在三维空间中的角速率和加速度，然后进行数据处理，求解输出物体的速度、位置与姿态。根据结果，实时调整从而实现机器人本体精确的运动轨迹规划。
图4：IMU工作原理
根据芯动联科招股说明书，IMU的BOM成本拆分中陀螺仪的成本最高，占比77.65%，其次为加速度计。惯性传感组合和技术服务的成本占比较低。主要壁垒硬件端在于陀螺仪，软件端为算法控制和软件集成。
陀螺仪主要包括激光陀螺仪、光纤陀螺仪和 MEMS陀螺仪，但对人形机器人来说最常用的解决方案是MEMS陀螺仪，相较于国内，国外MEMS惯性技术经二十多年的理论与实践，技术更加成熟，众多科研单位及公司如 Honeywell、ADI、Sensonor、Silicon Sensing、Colibrys 等公司都有成熟的商业化应用，占据市场的主导地位。
03 外部传感器
3.1
力矩传感器
