华泰 | 机械:人形机器人再探讨——六维力矩传感器

（以下内容从华泰证券《华泰 | 机械:人形机器人再探讨——六维力矩传感器》研报附件原文摘录）
　　非线性力学特征明显，六维力传感器需解决动静态特性问题及解耦算法。六维力/力矩传感器是一类可以同时检测X、Y、Z三轴方向的力和绕三个坐标轴方向的力矩的传感器，目前已广泛应用于协作机器人和康复医疗机器人中，其可以增强机器人与人协同的安全性。多维力矩传感器相比于单轴力矩传感器技术壁垒较高，其技术难点主要在于六维力矩传感器需兼顾优良的静态性能、动态性能和低维间耦合。未来六维力矩传感器需要六维联合加载标定设备等先进仪器、动态特性优化和矢量运算中的解耦算法解决技术难点。 核心观点 静态特性：六维联合加载标定复杂性强，非线性效应显著 标定主要是为了获得六维力传感器内部算法的各个参数，建立传感器原始信号和受力之间的映射关系。标定解耦是六维力传感器提高精度的主要方法，因此标定工作在传感器的研发过程中扮演着重要角色。现有标定装置存在较多局限性，如加载载荷有限、无法进行复合加载、无法加载所有维度正负方向、维间耦合较大等。这些局限性因素限制了六维力传感器标定的有效性，影响其最终使用精度，只有采用六维力联合加载标定，才能使传感器的准度更好、串扰更低。 动态特性：实际应用条件复杂，性能优化算法仍需提升 六维力传感器使机器人实现柔顺化、智能化控制，因此在动载荷下性能指标要求更高。在实际的力/力矩测量过程中，被测信号大多是动态信号，如机器人打磨抛光时的接触力、物体高速运动过程中的称重和炮弹发射过程时的后座力等，这些信号属于快速时变信号，动态性能较差的传感器跟踪测量这些信号难度较大。且当前动态性能的分析方法很难获得完全意义的冲击信号和阶跃信号，造成感应系统的精度下降。当前业界主要使用优化自身结构、形状等方法提高动态性能，国内外学者还尝试利用动态补偿滤波器、遗传算法、神经网络算法等智能算法来提高传感器的动态性能。 维间耦合：无法彻底避免，解耦算法纷繁复杂 理想的六维力/力矩传感器，每一方向输出通道的电压值仅取决于该方向作用力/力矩的大小，与其余五个方向作用力/力矩大小无关。但是由于传感器的结构设计、机械加工的精度、贴片技术、应变片横向效应与检测方式等方面的原因，几乎每一维作用到传感器上的力/力矩分量都会对传感器的各路输出信号产生影响，造成维间耦合问题。因此需要解耦算法来对六维力传感器的输出进行解耦，消除维间干扰，提高传感器的测量精度。但当前对于多维力传感器的解耦问题并没有统一的处理方法，需根据实际情况及传感器结构进行选择和优化。 风险提示：算法设计超预期突破，结构设计超预期突破，新技术出现。 相关研报 研报：《人形机器人再探讨：六维力矩传感器》2023年7月2日 倪正洋 S0570522100004 | BTM566 黄菁伦 S0570522100003 史俊奇 S0570522110002 | BTM901 关注我们 华泰证券研究所国内站（研究Portal） https://inst.htsc.com/research 访问权限：国内机构客户 华泰证券研究所海外站 https://intl.inst.htsc.com/mainland 访问权限：美国及香港金控机构客户 添加权限请联系您的华泰对口客户经理 免责声明 ▲向上滑动阅览 本公众号不是华泰证券股份有限公司（以下简称“华泰证券”）研究报告的发布平台，本公众号仅供华泰证券中国内地研究服务客户参考使用。其他任何读者在订阅本公众号前，请自行评估接收相关推送内容的适当性，且若使用本公众号所载内容，务必寻求专业投资顾问的指导及解读。华泰证券不因任何订阅本公众号的行为而将订阅者视为华泰证券的客户。 本公众号转发、摘编华泰证券向其客户已发布研究报告的部分内容及观点，完整的投资意见分析应以报告发布当日的完整研究报告内容为准。订阅者仅使用本公众号内容，可能会因缺乏对完整报告的了解或缺乏相关的解读而产生理解上的歧义。如需了解完整内容，请具体参见华泰证券所发布的完整报告。 本公众号内容基于华泰证券认为可靠的信息编制，但华泰证券对该等信息的准确性、完整性及时效性不作任何保证，也不对证券价格的涨跌或市场走势作确定性判断。本公众号所载的意见、评估及预测仅反映发布当日的观点和判断。在不同时期，华泰证券可能会发出与本公众号所载意见、评估及预测不一致的研究报告。 在任何情况下，本公众号中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。订阅者不应单独依靠本订阅号中的内容而取代自身独立的判断，应自主做出投资决策并自行承担投资风险。订阅者若使用本资料，有可能会因缺乏解读服务而对内容产生理解上的歧义，进而造成投资损失。对依据或者使用本公众号内容所造成的一切后果，华泰证券及作者均不承担任何法律责任。 本公众号版权仅为华泰证券所有，未经华泰证券书面许可，任何机构或个人不得以翻版、复制、发表、引用或再次分发他人等任何形式侵犯本公众号发布的所有内容的版权。如因侵权行为给华泰证券造成任何直接或间接的损失，华泰证券保留追究一切法律责任的权利。华泰证券具有中国证监会核准的“证券投资咨询”业务资格，经营许可证编号为：91320000704041011J。

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