人形机器人“小脑”的大作用

“小脑”在人形机器人运动控制与协调方面发挥重要作用，是实现精确动作的保证。“小脑”也是目前人形机器人重点攻关的技术之一，初创公司、上市公司均积极“补脑”。

人形机器人的“小脑”是什么？

与人形机器人的“大脑”不同，“小脑”更多地关注于机器人的运动控制和平衡调节。它类似于人类的感官系统和小脑功能，负责实现精确的动作控制和平衡维持。

具体来说，“小脑”是由一系列算法和硬件设备组成的综合系统，包括传感器融合模块、动力学模型和控制器等。这些组件共同工作，制定运动策略，确保机器人动作的流畅性和稳定性。

传感器融合模块就像机器人的“感觉器官”，能够收集各种信息。其中，视觉传感器可以捕捉环境图像，让机器人了解周围的空间布局；力觉传感器能够精确感知与外界交互过程中的接触力，帮助机器人在抓取物体时掌握合适的力度；触觉传感器则模仿人类触觉，使机器人能够精准感知物体的形状和硬度。

动力学模型根据传感器收集到的信息，对机器人的运动进行预测和分析。通过建立精确的动力学模型，机器人可以更好地理解自己的运动状态和与环境的相互作用，从而制定出更加合理的运动策略。

控制器则是“小脑”的指挥中心，根据传感器融合模块提供的信息和动力学模型的分析结果，对机器人的各个关节和执行器进行精确控制，确保机器人动作的流畅性和稳定性。比如，在行走时保持平衡，在抓取物体时准确无误。

技术实现方案上，据中国信息通信研究院2024年12月发布的《人形机器人产业发展研究报告（2024）》，“小脑”运动控制包括基于模型的控制方法和基于学习的控制方法两大类。

传统的基于模型的控制方法是通过建立机器人的运动学和动力学模型，进行运动轨迹和平衡控制，特点是身体控制稳健、步频较慢，但整体开发较为复杂，成本高，不利于产品快速迭代。

基于学习的控制方法则使用端到端的人工智能技术代替复杂的运动学模型，可大幅降低“小脑”的开发难度，提升迭代速度，一般通过人类示教（模仿学习）或自主学习（强化学习）建立运动执行策略。

基于模型的控制方法依赖精确的动力学模型和专家知识，难以适应非结构化环境的不确定性和复杂性。近年来，学习型控制的发展使得机器人能够从数据中学习控制策略，大模型为机器人控制引入了丰富的先验知识和泛化能力，有望进一步突破传统控制方法的局限性。整体上看，人形机器人的“小脑”核心技术正在从基于模型的控制方法向基于学习的控制方法演进。

据国金证券研报，得益于多模态大模型技术

的进展，“大脑”领域的技术已经发展得非常成熟；“本体”方面，机器人硬件的难点主要体现在0—1设计、规模制造及降本上，“本体”不再是本质约束条件。研报认为，“小脑”是目前具身智能的主要技术瓶颈，其发展制约因素包括精细运动执行尚未有统一的底层算法、多场景泛化控制的数据量不足。

这些公司发力“小脑”

2024年12月，具身智能领域通用机器人“小脑”研发商桥介数物（深圳）科技有限公司（以下简称：桥介数物）宣布完成数千万元天使轮融资，本轮融资由正轩投资和复星创富共同领投，资金将用于加快产品技术研发和商业拓展。

桥介数物称，运动控制算法开发过程繁琐复杂，每个动作的生成都需要花费大量的时间，希望打造一个产品加速该过程，让开发新动作的时间从数周缩短到数小时，让未来人形机器人上的动作编辑就像使用Microsoft Word进行文字编辑一样简单。

在2024年8月的世界机器人大会（WRC）上，20多家人形机器人厂商中有11家采购了桥介数物的运动控制解决方案。

从人形机器人“小脑”的工作原理来看，国金证券研报判断，未来人形机器人的四个末端执行器（手部、脚部）环节需使用六维力矩传感器，旋转关节需要关节扭矩传感器，线性环节需要力传感器。

柯力传感（603662.SH）为国内应变式力传感器龙头，前期主要做一维传感器，目前公司积极推进人形机器人所需的六维力矩传感器。

在2024年半年度业绩说明会上，柯力传感称，公司在重点突破机器人传感器，六维力/力矩传感器已完成人形机器人手腕、脚腕和工业臂、协作臂末端的产品系列开发，掌握了结构解耦、算法解耦、高速采样通讯等技术要点，并已给多家国内协作机器人、人形机器人客户送样。

此外，公司将继续投入研发力量，向微型、高频响应、MEMS硅基、力控算法集成等方向进行突破。对于触觉传感器，公司已启动与多家企业、院校的合作，同时以自研模式进行研发，尚处于研发验证阶段。

中航电测（300114.SZ）已与多家机器人头部企业开展合作，在人形机器人方面产品有六维力传感器、关节扭矩传感器、拉压力传感器和指尖测力传感器。

其中，六维力传感器应用在人形机器人的手腕、脚踝处，关节扭矩传感器应用在人形机器人的上下肢关节处，拉压力传感器应用在人形机器人小臂、腿部和灵巧手等位置的线性执行器上，指尖测力传感器应用于机器人灵巧手。

在六维力传感器方面，中航电测掌握了传感器结构、工艺技术、解耦算法、多维联合加载标定测试等技术。在指尖测力传感器方面，中航电测掌握了加载区域判定算法技术，能够实现加载力位置的实时判定及反馈。

东华测试（300354.SZ）2024年12月在投资者互动平台表示，公司现有产品可用于机器人的结构力学性能分析与优化设计，帮助优化机器人的机械性能和运动控制。相关应用的销售收入较小，尚不会对公司业绩产生重大影响，未来公司会积极关注机器人相关领域的发展趋势和机会。

公司六维力传感器下游应用领域主要包括工业机器人、人形机器人、汽车、电子、医疗、航空航天等。