Nuo laboratorinių prototipų iki laipsniško judėjimo prie komercinės masinės gamybos – humanoidiniai robotai tampa pagrindine pasaulinėje aukščiausios klasės gamybos ir dirbtinio intelekto{0}}sritys, sukeldami naują technologinės ir pramonės revoliucijos etapą. Kaip galutinis įkūnyto intelekto nešėjas, humanoidiniai robotai negali pasiekti žmonių,-pavyzdžiui, vaikščiojimo, veikimo, sąveikos ir prisitaikymo prie aplinkos be visapusiškos, didelio-tikslumo ir labai stabilios suvokimo sistemos. Jutikliai yra „neuroninės antenos“, jungiančios robotus su fiziniu pasauliu ir yra pagrindiniai komponentai, lemiantys robotų intelekto lygį, veikimo tikslumą ir taikymo scenarijus.
Spartėjant masiniam humanoidinių robotų gamybos procesui ir nuolat plečiant pritaikymo scenarijus, jutiklių pramonė visiškai peržengė tradicines taikymo ribas, atverdama įvairias{0}}galimybes, tokias kaip rinkos masto plėtra, pagreitinta technologinė iteracija ir didėjantis pakeitimas vidaus rinkoje. Tai tapo pagrindiniu laipsnišku takeliu, turinčiu didžiausią augimo potencialą-pažangių jutiklių srityje.
Jutikliai yra pagrindinis humanoidinių robotų industrializacijos akmuo
Palyginti su tradiciniais pramoniniais robotais ir aptarnaujančiais robotais, humanoidinių robotų „žmogus{0}}panašus“ atributas suvokimo sistemai kelia daug griežtesnius reikalavimus nei bet kada anksčiau. Tradiciniams robotams tereikia atlikti vienkartines ir pasikartojančias padėties nustatymo operacijas su vienu suvokimo reikalavimu ir santykinai mažais tikslumo reikalavimais. Humanoidiniai robotai turi imituoti kelias žmonių jutimo funkcijas, tokias kaip regėjimas, lytėjimas, jėgos suvokimas, klausa ir laikysenos suvokimas. Jie turi ne tik tiksliai suvokti savo sąnarių padėtis, judėjimo pozas ir jėgos būsenas, bet ir realiu laiku fiksuoti išorinės aplinkos reljefą, kliūtis, objektų medžiagas ir kontaktines jėgas, taip pasiekti sklandų valdymą, tikslų veikimą ir saugią sąveiką.
Sąnaudų struktūros požiūriu jutikliai tapo vienu iš komponentų, turinčių didžiausią humanoidinių robotų pagrindinių išlaidų dalį. Autoritetingi pramonės duomenys rodo, kad pagrindinių humanoidinių robotų BOM sąnaudose bendra jutiklių dalis siekia net 33,4 proc., gerokai viršijanti pagrindinius perdavimo komponentus, tokius kaip varikliai ir reduktoriai. Vienoje mašinoje sumontuotų jutiklių skaičius gali siekti keliasdešimt ar net šimtus, apimančių visas kūno dalis, tokias kaip sąnariai, kamienas, galūnės ir galva. Galima sakyti, kad jutiklių technologinis brandumas, sąnaudų valdymas ir tiekimo stabilumas tiesiogiai lemia, ar humanoidiniai robotai gali pasiekti didelio masto masinę gamybą ir komercinį pritaikymą. Dėl to jutiklių pramonė atsidūrė sparčiai augančios humanoidinių robotų pramonės priešakyje ir tapo nepakeičiama pagrindine pramonės grandinės grandimi.
Atverkite laipsnišką šimtų milijardų juanių rinkos erdvę
Paspartėjusi humanoidinių robotų industrializacija tiesiogiai paskatino didėjančią paklausą jutiklių pramonėje, visiškai sulaužydama tradicinį plataus vartojimo elektronikos, automobilių elektronikos ir pramonės valdymo rinkos modelį ir atverdama visiškai naują augimo polią. Daugelio vertybinių popierių firmų ir pramonės institucijų duomenys rodo, kad pasaulinė humanoidinių robotų jutiklių rinka sparčiai auga ir per ateinančius penkerius metus tikimasi, kad ji augs eksponentu.
Pramonė paprastai prognozuoja, kad iki 2030 m. pasaulinė humanoidinių robotų gamybos apimtis viršys milijoną vienetų, o bendras atitinkamų jutiklių rinkos dydis turėtų viršyti 100 milijardų juanių. Tarp jų, Kinijos rinka, kuri yra pagrindinė pasaulinės humanoidinių robotų pramonės išdėstymo sritis, susijusių jutiklių rinkos dydis viršys 10 milijardų juanių, o vidutinis metinis sudėtinio augimo tempas gerokai viršys tradicinių jutiklių rinkos rodiklius. Šiuo metu humanoidiniai robotai vis dar yra nedidelio masto bandomosios gamybos ir scenos tikrinimo stadijoje. Daviklių paklausa sparčiai auga. Vėliau mažėjant masinės gamybos sąnaudoms, o pritaikymo scenarijų skverbimasis iš pramonės ir specialiųjų sričių į vartotojų ir paslaugų sritis, viename vienete sumontuotų jutiklių skaičius ir bendra rinkos paklausa toliau didės, o tai sudaro tvarų ir stabilų augimo tempą. Visiškai suaktyvinkite visos jutiklių pramonės rinkos gyvybingumą.
Palyginti su gausia konkurencija tradicinių jutiklių rinkoje, humanoidinių robotų sektorius yra visiškai-naujas mėlynas vandenynas. Ji neturi per didelės vidinės konkurencijos esamoje rinkoje ir turi itin didelį paklausos nelankstumą. Nesvarbu, ar tai būtų pirmaujančių visų mašinų gamintojų masinės gamybos išdėstymas, ar mažų ir vidutinių gamintojų MTTP kartojimas, jie visi neapsieina be palaikomų didelio našumo jutiklių. Tai užtikrina stabilią užsakymų paklausą ir pelno erdvę jutiklių įmonėms ir skatina bendrą pramonės mastą greitai pasiekti naują lygį.
Pagrindinės jutiklių kategorijos paklausa išaugo
Humanoidinių robotų suvokimo sistema yra padalinta į dvi pagrindines sistemas: vidinės būsenos suvokimą ir išorinės aplinkos suvokimą. Dėl to atsirado keli pagrindiniai jutiklių po-sektoriai, pvz., regėjimas, jėgos suvokimas, prisilietimas, laikysena ir padėtis. Kiekvienas subsektorius turi unikalius techninius reikalavimus ir didelę rinkos erdvę, todėl jutiklių pramonė pereina nuo vienos-kategorijos konkurencijos į įvairią ir specializuotą kryptį.
Vaizdiniai jutikliai: suvokimo sistemos pagrindas, 3D atnaujinimas tapo pagrindiniu
Vizualiniai jutikliai atlieka humanoidinių robotų „akių“ vaidmenį, atsakingą už pagrindines funkcijas, tokias kaip aplinkos atpažinimas, kliūčių išvengimas, objekto padėties nustatymas ir veido atpažinimas. Jie sudaro daugiau nei 70% išorinio suvokimo informacijos ir yra elastingiausias rinkos segmentas. Tradicinis 2D matymas nebegali atitikti trijų-žmogoidinių robotų erdvės veikimo reikalavimų. 3D matymo jutikliai (binokuliarinis matymas, ToF, struktūrinė šviesa, liDAR) tapo pagrindine konfigūracija, pasižyminti tokiais pranašumais kaip gylio suvokimas, didelis -tikslus padėties nustatymas ir prisitaikymas prie silpnos aplinkos{{7}.
Šiuo metu humanoidinių robotų su galvomis gamintojai paprastai taiko kombinuotą kelių-akių matymo ir gylio kamerų sprendimą, dėl kurio smarkiai išaugo 3D matymo jutiklių paklausa. Atliekant technologines iteracijas, vizualiniai jutikliai atnaujinami, kad jie būtų miniatiūrizuoti, sunaudoja mažą energijos suvartojimą ir didelę skiriamąją gebą. Tuo pačiu metu jų sąnaudos nuolat mažėja, pereinant nuo tūkstančio-juanių lygio iki šimto-juanių lygio, toliau skatinant-didelės apimties programas ir suteikiant daug užsakymų bei technologinio atnaujinimo galimybių vizualinių jutiklių įmonėms.
Sukimo momento jutiklis: tikslaus jėgos valdymo pagrindas, vidaus proveržis aukščiausios klasės{0}}rinkoje
Jėgos jutikliai yra pagrindiniai robotų humanoidų komponentai, užtikrinantys sklandų ir tikslų darbą. Ypač šešių-matmenų jėgos jutikliai, galintys vienu metu matuoti trijų-matmenų krypties jėgas ir trijų-matmenų momentus, yra standartinė pagrindinių dalių, pvz., sąnarių, riešų ir kulkšnių, įranga. Jie turi itin aukštus techninius barjerus ir taip pat yra viena vertingiausių jutiklių kategorijų. Kad humanoidiniai robotai galėtų atlikti smulkias operacijas, pvz., sugriebti, surinkti ir šlifuoti, jie turi pasikliauti jėgos jutikliais, kurie realiuoju laiku pateiktų-jėgos duomenų grįžtamąjį ryšį, lanksčiai valdytų ir nepažeistų objektų ar savo komponentų.
Anksčiau pasaulinę šešių{0}dimensijų jėgos jutiklių rinką ilgą laiką monopolizavo užsienio įmonės, o užsienio prekių ženklai sudarė beveik 70 % vidaus rinkos. Sparčiau lokalizuojant humanoidinių robotų pramonę, buitinių jėgos jutiklių įmonės daro sparčius technologinius laimėjimus, pasivijo pagrindines grandis, tokias kaip elastomero struktūros projektavimas, kalibravimas ir atsiejimo algoritmai, ir palaipsniui patenka į pirmaujančių visų mašinų gamintojų tiekimo grandines. Yra didžiulė erdvė vietiniam pakeitimui. Tikimasi, kad iki 2030 m. šešių-dimensijų jėgos jutiklių rinkos dydis viršys 10 milijardų juanių, o tai taps pagrindine aukščiausios klasės-proveržio jutiklių pramonės šaka.
Lytėjimo jutiklis: sukurtas elektroninės odos, naujas mėlynas lankstaus suvokimo vandenynas
Lytėjimo jutikliai yra žinomi kaip humanoidinių robotų „elektroninė oda“. Jie daugiausia naudojami subtiliai informacijai, tokiai kaip kontaktinis slėgis, temperatūra ir medžiagos tekstūra, pajusti, o tai padidina robotų sąveikos saugumą ir veikimo tikslumą. Jie yra raktas į žmogišką-sąveiką. Palyginti su tradiciniais standžiais jutikliais, lankstūs lytėjimo jutikliai gali tilpti prie robotų galūnių ir delnų, prisitaikyti prie sudėtingų išlenktų paviršių ir pasižymi dideliu jautrumu, lankstumu ir tempimu bei anti-trukdžiais. Jie plačiai naudojami vikriose rankose, lagaminuose ir kitose dalyse.
Šiuo metu lytėjimo jutiklių techniniai maršrutai dar nėra visiškai suartėję. Lygiagrečiai veikia keli maršrutai, tokie kaip pjezorezistinis, talpinis ir pjezoelektrinis, o pramonės modelis dar nėra baigtas. Vidaus įmonės turi galimybę aplenkti savo konkurentus pasinaudodamos trumpuoju keliu. Brendus elektroninei odos technologijai, įdiegtų individualių lytėjimo jutiklių skaičius ir toliau didės. Numatoma, kad iki 2030 m. rinkos dydis viršys 10 milijardų juanių ir taps naujuoju jutiklių pramonės augimo varikliu.
Inerciniai ir padėties jutikliai: būtina{0}}padėties kontrolei, ir tikimasi didelio masto{1}}gamybos
Inerciniai matavimo vienetai (IMU), koduotojai ir kiti požiūrio ir padėties jutikliai daugiausia naudojami pačių humanoidinių robotų judėjimo laikysenai, sąnarių padėčiai ir judėjimo greičiui stebėti, užtikrinant roboto ėjimo pozos pusiausvyrą ir stabilumą. Jie yra pagrindiniai komponentai, norint pasiekti dvikojų vaikščiojimo. Šio tipo jutikliai pasižymi miniatiūrizmu, mažu energijos suvartojimu ir dideliu patikimumu. Jis priklauso būtiniausių produktų kategorijai, kuriame sumontuota daug vienetų. Masinei gamybai ir didelio masto-humanoidinių robotų plėtrai bus matyti, kad jų apimtys nuolat didės ir rinkos erdvė nuolatos.
Pagreitinta technologinė iteracija: aukštos{0}}pažangios jutiklių pramonės transformacijos skatinimas
Griežti humanoidinių robotų taikymo reikalavimai privertė jutiklių pramonę paspartinti technologinę iteraciją, atitrūkti nuo homogeniškos tradicinių vidutinės ir žemos{2} klasės produktų konkurencijos ir pereiti prie didelio tikslumo, miniatiūrizavimo, lankstumo, integravimo, mažo energijos suvartojimo ir visos pramonės pakeitimo, kad būtų skatinama {{3}{1}didelių trukdžių}.
Anksčiau vietinė jutiklių pramonė ilgą laiką buvo sutelkta į vidutinės--žemos- klasės rinką, pasikliaudama aukštos- klasės produktų importu, o pagrindinėse technologijose ir procesuose yra trūkumų. Žmogoidinių robotų lauko augimas suteikė jutiklių įmonėms taikymo scenarijus ir finansinę paramą technologiniams tyrimams ir plėtrai. Įmonės didina savo investicijas į mokslinius tyrimus ir plėtrą, spręsdamos pagrindines problemas, tokias kaip pagrindinės medžiagos, lustų dizainas, gamybos procesai ir algoritmų integravimas, ir skatindamos nuolatinį jutiklių veikimo gerinimą. Tuo tarpu humanoidinių robotų kelių -jutiklių sintezės suvokimo poreikis paskatino jutiklių kūrimą nuo vienos-funkcijos iki daugiafunkcinės integracijos, leidžiančios bendrai apdoroti duomenis, pvz., regėjimą, jėgos suvokimą ir lytėjimą, ir toliau didinti pridėtinę vertę bei pagrindinį produktų konkurencingumą.
Ši technologinė iteracija ne tik atitinka humanoidinių robotų taikymo poreikius, bet ir grįžta į tradicinę jutiklių rinką, padidindama bendrą vietinių jutiklių pramonės technologinį lygį, sulaužydama aukščiausios klasės{0}monopolijos modelį užsienyje ir pasiekdama transformaciją iš „mažos-galybės pardavimo“ į „didelės-galos pergalę“.
Vidaus pakeitimo pagreitis: buitinių jutiklių įmonės įžengia į auksinį vystymosi laikotarpį
Pagrindiniai pasaulinės humanoidinių robotų pramonės gamybos pajėgumai ir mokslinių tyrimų ir plėtros ištekliai spartina koncentraciją Kinijoje. Kartu su strateginiu nepriklausomos vidaus tiekimo grandinės kontrolės poreikiu, vidaus jutiklių įmonės susiduria su precedento neturinčiomis vietinio pakeitimo galimybėmis. Palyginti su užsienio jutiklių įmonėmis, vietinės įmonės turi tokių pranašumų kaip greitas reagavimo greitis, kontroliuojamos sąnaudos, stiprios individualizuotos aptarnavimo galimybės ir tiekimo grandinės, artimos pilnų mašinų gamintojų grandinėms, todėl joms lengviau patenkinti humanoidinių robotų mokslinių tyrimų ir plėtros iteracijos ir masinės gamybos poreikius.
Šiuo metu daugelis vietinių jutiklių įmonių yra pasiekusios technologinius laimėjimus tokiose nišinėse srityse kaip regėjimas, jėgos suvokimas, prisilietimas ir inercinis jutimas, sėkmingai įsiliedamos į humanoidinių robotų gamintojų tiekimo grandinės sistemas ir pasiekusios mažą{0}}pasiūlą. Plečiantis humanoidinių robotų masinės gamybos mastui, vietinės jutiklių įmonės glaudžiai bendradarbiaus su pirmaujančiais originalios įrangos gamintojais (Oems), tuo pačiu pagerindamos technologijas, gamybos pajėgumus ir rinkos dalį bei palaipsniui užimdamos rinkos dalį iš užsienio įmonių. Ypač vidutinės ir -aukštos{5}}daviklių srityje, vietinio pakeitimo procesas ir toliau spartės, prasiskverbdamas nuo žemų-palaikančių komponentų iki pagrindinių komponentų ir kuriant nepriklausomą ir valdomą humanoidinių robotų jutiklių tiekimo grandinę.
Pramonės ekosistemos išplėtimas: skatinama koordinuota plėtra aukštyn ir pasroviui
Žmogoidinių robotų teikiamos galimybės jutiklių pramonei neapsiriboja jutiklių gamybos procesu, bet apima visą pramonės grandinę, įskaitant pagrindines medžiagas, lustus ir gamybos įrangą, taip pat sistemos integravimą, algoritmų optimizavimą ir scenos pritaikymą, sudarant suderintą pramonės ekosistemą.
Tiekėjų sektoriuje pagrindinių komponentų, pvz., lanksčių medžiagų, didelio-tikslumo deformacijų matuoklių, jutiklių lustų ir MEMS įrenginių, paklausa labai išaugo, o tai skatina susijusių įmonių technologinį atnaujinimą ir pajėgumų plėtrą. Vidurinėje grandyje jutiklių įmonės pagreitina didelio masto gamybą, optimizuoja procesus ir kontroliuoja išlaidas, kad padidintų produktų konkurencingumą. Tolesniame sektoriuje sistemų integravimo įmonės daugiausia dėmesio skiria kelių jutiklių sintezės algoritmų kūrimui, kad pagerintų bendrą suvokimo sistemų našumą ir prisitaikytų prie įvairių scenarijų, pvz., pramonės, sveikatos priežiūros, namų paslaugų ir specialių operacijų. Ši suderinta visos pramonės grandinės plėtra dar labiau padidins jutiklių pramonės galimybes, sukurs pramonės aglomeracijos efektą ir išugdys daugybę pirmaujančių jutiklių įmonių, turinčių pasaulinį konkurencingumą.
Iššūkiai ir galimybės egzistuoja kartu: pagrindinė pramonės plėtros kryptis
Nors humanoidiniai robotai atnešė didžiules galimybes jutiklių pramonei, pramonė vis dar susiduria su tokiais iššūkiais kaip kai kurios pagrindinės techninės kliūtys, gana didelės masinės gamybos sąnaudos, tikrinamas patikimumas ir stabilumas bei neišsami standartinė sistema. Jutiklių įmonės, norėdamos pasinaudoti šiuo pramonės dividendų etapu, turi sutelkti dėmesį į tris pagrindines kryptis: Pirma, giliai plėtoti nišines rinkas, įveikti pagrindines technologijas ir padidinti produktų tikslumą bei patikimumą; Antra, paspartinkite didelio masto-masinę gamybą, optimizuokite gamybos procesus, skatinkite sąnaudų mažinimą ir patenkinkite originalios įrangos gamintojų masinės gamybos poreikius. Trečia, stiprinkite bendradarbiavimą su visais mašinų gamintojais ir mokslinių tyrimų institucijomis, sutelkite dėmesį į individualius tyrimus ir plėtrą, pagrįstą scenos reikalavimais, ir pasiekite gilią technologijų ir taikymo integraciją.
Išvada
Humanoidiniai robotai, kaip naujos-kartos išmanieji terminalai, įžengė į kritinį industrializacijos proceso lango laikotarpį, o jutiklių pramonė, kaip pagrindinė pagalbinė pramonės šaka, dabar apima rinkos mėlynąjį vandenyną, kurio vertė šimtai milijardų juanių. Tai ne tik rinkos masto išplėtimas, bet ir visapusiška technologinio atnaujinimo, vidaus pakeitimo ir ekologiškos statybos galimybė, kuri visiškai pakeis pasaulinę jutiklių pramonės aplinką. Tikimasi, kad vietinės jutiklių įmonės, pasinaudodamos didžiulio humanoidinių robotų pramonės augimo proga, sutelkdamos dėmesį į pagrindinių technologijų ir rinkos išdėstymo proveržius, pasieks šuolį iš pirmaujančios pozicijos, skatindamos Kinijos jutiklių pramonę patekti į pasaulinį aukščiausios klasės-masyvą ir tapti pagrindiniu augimo centru aukščiausios klasės gamybos{4}} srityje.
