IMU(Inertial Measurement Unit)即慣性測量單元,通常指的是采用各種慣性測量單元為核心部件的慣性導航系統(tǒng),是測量物體三軸姿態(tài)角及加速度的裝置。一個 IMU 通常包含三個軸向的陀螺儀和三個軸向的加速度計,分別測量物體在三維空間中的角速率和加速度。
圖:IMU 工作原理示意圖
IMU 是人形機器人保持平衡及運動控制的關(guān)鍵傳感器,相當于人的小腦。IMU采集的角速度與加速度等慣性信息,以推算人形機器人的實時位置與運動軌跡,同時與機器人搭載的多傳感器融合,在數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)頻率間實現(xiàn)互補,從而幫助機器人了解自己在空間中的姿態(tài)和運動狀態(tài),幫助機器人維穩(wěn)身體姿態(tài),提供動態(tài)規(guī)劃路徑和避開障礙物的能力。
圖:IMU的應(yīng)用與發(fā)展 源自:原極科技官網(wǎng)
IMU通常會被布置于機器人的胯下或者胸腔部位,其主要作用在于測量整個機器人行動過程中,上半身的姿態(tài)。對上半身姿態(tài)的感知,直接影響到人形機器人的站立穩(wěn)定性、行走直線度、原地轉(zhuǎn)彎、以及停止等動作的流暢迅速程度,讓機器人的動作看起來十分僵硬。
初始化時:IMU輸出姿態(tài),配合質(zhì)心使機器人站立。
行走過程中:IMU反饋姿態(tài)數(shù)據(jù),保證機器人按照路線行走,并不踩腳。
IMU協(xié)同控制模塊:根據(jù)航向角其他數(shù)據(jù)進行原地轉(zhuǎn)彎,并且不偏移。
當機器人需要緊急制動,或者工作需要停止時能夠立即站立。
圖:IMU在人形機器人中的應(yīng)用 源自:原極科技官網(wǎng)
MEMS技術(shù)是一種制造微小機械設(shè)備的技術(shù),MEMS IMU結(jié)合了多種傳感器的功能,不僅體積小、功耗低,而且集成度高,非常適合用于人形機器人。
國際廠商如Honeywell、ADI、BOSCH等在MEMSIMU慣性傳感器市場上占據(jù)主導地位,隨著近年來機器人行業(yè)的快速發(fā)展,國內(nèi)代表廠商有芯動聯(lián)科、華依科技、兆易科技、敏芯科技、原極科技等等。
下面,我們來看簡單盤點一下國內(nèi)人形機器人IMU慣性傳感器供應(yīng)商有哪些:
1、安徽芯動聯(lián)科微系統(tǒng)股份有限公司(688582)
官網(wǎng):https://numems.com/
芯動聯(lián)科成立于2012年,專注高性能硅基 MEMS 慣性傳感器研發(fā)、測試與銷售,其 MEMS 傳感器芯片達導航級精度,為國產(chǎn)最優(yōu)硅基 MEMS 慣性傳感器,廣泛應(yīng)用于自動駕駛、商業(yè)航天、機器人等領(lǐng)域。
芯動聯(lián)科XDA1201V是一款高性能X軸MEMS加速度傳感器,支持±10g滿量程輸出。輸出加速度數(shù)據(jù)為24位二進制補碼格式,可通過SPI數(shù)字兼容接口訪問。XDV1201V可在復雜工況下實現(xiàn)精確的加速度測量,適合姿態(tài)測量、振動監(jiān)測等應(yīng)用。
△芯動聯(lián)科X軸MEMS加速度傳感器
2、上海華依科技集團股份有限公司(688071)
官網(wǎng):https://www.w-ibeda.com/
華依科技成立于1998年,是專注于車規(guī)級 MEMS IMU 模組與組合導航系統(tǒng)的系統(tǒng)集成商。2025年5月,華依將汽車級傳感技術(shù)與機器人運動控制需求深度融合,創(chuàng)新推出面向人形機器人關(guān)節(jié)控制的高性能專用傳感器解決方案——ARU系列,為國產(chǎn)人形機器人提供高性價比的IMU。
華依科技ARU8010人形機器人專用姿態(tài)傳感器,采用定制化內(nèi)核高性能傳感器,實現(xiàn)4000°/s超大動態(tài)范圍感知;具備1KHz高頻采樣結(jié)合自適應(yīng)濾波算法,快速捕捉0.01°微姿態(tài)變化;創(chuàng)新360°全向位姿態(tài)結(jié)算技術(shù),消除傳統(tǒng)傳感器的測量盲區(qū)。
△華依科技ARU8010人形機器人專用姿態(tài)傳感器
3、兆易創(chuàng)新科技集團股份有限公司 (603986)
官網(wǎng):https://www.gigadevice.com.cn/
兆易創(chuàng)新成立于2005年,在人形機器人領(lǐng)域,兆易創(chuàng)新憑借多年在存儲、MCU微控制器、模擬產(chǎn)品等領(lǐng)域的技術(shù)積累,聚焦“高性能+高可靠性”,全面布局GD32 MCU、Flash、利基型DRAM等產(chǎn)品, 打造人形機器人核心控制系統(tǒng)一體化方案。
兆易創(chuàng)新基于Arm? Cortex?和RISC-V多核架構(gòu)打造的GD32 MCU產(chǎn)品矩陣,構(gòu)建了從基礎(chǔ)控制到高性能計算的完整解決方案。該系列產(chǎn)品憑借卓越的能效比和硬實時響應(yīng)特性,為人形機器人系統(tǒng)提供全棧式支持:
運動控制:實現(xiàn)高精度多關(guān)節(jié)電機驅(qū)動
主控系統(tǒng):保障IMU/力覺/視覺傳感器融合的實時處理
擴展能力:通過豐富的外設(shè)接口滿足機器人多模態(tài)傳感需求
△IMU在人形機器人中的應(yīng)用 源自:兆易創(chuàng)新官網(wǎng)
4、上海戴世智能科技有限公司
官網(wǎng):https://www.daisch.com
戴世智能DAISCH創(chuàng)立于2015年,致力于向汽車、機器人和更廣泛的領(lǐng)域提供高性能高穩(wěn)定性IMU、傳感器、慣性導航系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件等產(chǎn)品。
戴世IM1R系列6 軸慣性測量模組,采用獨家創(chuàng)新的 CompactCube 設(shè)計,可實時輸出高動態(tài)采樣率和更新率的且經(jīng)過全溫補償?shù)募铀俣?、角速度和姿態(tài)數(shù)據(jù)。廣泛應(yīng)用于各類機器人、無人飛行器、工程機械和平臺穩(wěn)定控制各行業(yè)。
△戴世IM1R系列6 軸慣性測量模組
5、蘇州敏芯微電子技術(shù)股份有限公司(688286)
官網(wǎng):https://www.memsensing.com/
敏芯股份創(chuàng)立于2007年,擁有覆蓋MEMS聲學傳感器、壓力傳感器及慣性傳感器的完整產(chǎn)品矩陣,目前,敏芯股份前瞻布局AI眼鏡和人形機器人等領(lǐng)域產(chǎn)品的研發(fā),持續(xù)拓寬市場邊界。
敏芯股份正布局于慣性傳感器IMU以實現(xiàn)人形機器人對姿態(tài)控制、平衡維持及導航定位的需求,同樣開發(fā)可應(yīng)用于機器人的指關(guān)節(jié)、腕部、踝部、皮膚的傳感器,這些產(chǎn)品包括 MEMS 三維力傳感器、六維力/力矩傳感器、手套型壓力和溫度傳感器,以及機器人用 IMU 等。
△敏芯股份慣性傳感器
6、原極(上海)科技有限公司
官網(wǎng):https://www.forsense.cn/
原極科技成立于2019年,專注于MEMS慣性傳感器及其組合導航系統(tǒng)的軟硬件產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)。主要產(chǎn)品包括IMU模組、姿態(tài)傳感器等,廣泛應(yīng)用于人形機器人、工程機械、自動駕駛、無人飛行器等領(lǐng)域。
原極科技FSS-AHRS400是一款適用于人形機器人的IMU傳感器,陀螺儀零偏不穩(wěn)定性僅2.5°/h,加表零偏不穩(wěn)定性 25μg,具備高采集能力、自研姿態(tài)融合算法,具備抗干擾特性、低零偏以及高穩(wěn)定輸出性能,極度適配人形機器人。
△原極科技FSS-AHRS400系列IMU傳感器
7、上海矽??萍脊煞萦邢薰?/p>
官網(wǎng):https://www.qstcorp.com/
上海矽睿成立于2012年,專注于高質(zhì)量傳感器產(chǎn)品的設(shè)計、制造、以及增值應(yīng)用與服務(wù),公司產(chǎn)品包括多款MEMS傳感器,如六軸IMU、加速度計、環(huán)境傳感器、組合傳感器等,廣泛用于智慧手機、TWS耳機、無人機、機器人等。
矽睿QMI8A01系列六軸慣性測量單元,采用Open Cavity LGA封裝,有效提升產(chǎn)品的振動魯棒性,并且能降低板級應(yīng)力以及環(huán)境溫度帶來的對零偏和靈敏度的影響。該系列的尺寸為3mm * 3.5m * 1.1mm, 陀螺儀的板級靈敏度誤差達±1%,加速度計的TCS達0.0025%/℃,適應(yīng)惡劣環(huán)境的使用場景。
△矽睿QMI8A01系列六軸慣性測量單元
8、廣州導遠電子科技有限公司
官網(wǎng):https://www.asensing.com/
導遠科技(ASENSING)成立于2014年,專注于時空感知領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品開發(fā),擁有傳感器芯片、IMU模組、GNSS模組等測量系統(tǒng),產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于自動駕駛、機器人、無人測繪等眾多領(lǐng)域。
導遠IMU系列模組采用不銹鋼外殼,陀螺工作零偏僅0.07°/s,重量僅16g,擁有6DOF自由度,具備超小超輕、功耗低、環(huán)境適應(yīng)性強等優(yōu)勢,適用于各類苛刻的應(yīng)用場景。
△導遠IMU系列模組
9、深圳市火豐精密儀器有限公司
官網(wǎng):http://www.firepowertec.com/
火豐精密成立于2024年6月,致力于慣性測量、慣性導航產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售,自主研發(fā)包括微納光纖陀螺系列,MEMS慣導系列、振動加速度傳感器等通信生產(chǎn)線,廣泛應(yīng)用于無人車輛導航、船舶等定位、采煤機慣導等領(lǐng)域。
火豐精密IMU123MEMS 慣性測量單元,陀螺儀動態(tài)測量范圍為500°/s、零偏穩(wěn)定性Allan方差僅1.8°/h,具有可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強等特點,通過匹配不同的軟件,可廣泛應(yīng)用于智能駕駛、移動通信、測繪等領(lǐng)域。
























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