IMU全称Inertial Measurement Unit,惯性测量单元,是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置,大多用在需要进行运动控制的设备,如汽车和机器人。MEMS IMU=MEMS陀螺仪+MEMS加速计。
IMU是人形机器人保持平衡及运动控制的关键传感器。惯性传感器采集的角速度与加速度等惯性信息可以用于推算人形机器人的实时位置与运动轨迹,同时可以与机器人搭载的多传感器融合,在数据类型和数据频率间实现互补。
IMU在机器人上可以与摄像头、力传感器等多传感器数据融合,以达到维持身体平衡,预测速度和轨迹并进行定位导航等功能,在四足机器人、人形机器人上均有望标配。
根据相关资料显示,IMU相比减速器、滚珠丝杠、力矩电机等,技术难度要大得多,是目前唯一未实现国产替代的人形机器人核心部件。
根据精度要求,IMU可分为消费级、工业级、战术级,根据原理的不同也可分为MEMS IMU,光纤IMU,人形机器人一般采用千元以上的高性能MEMS IMU。
自动驾驶达到L3级以及以上,所需要IMU精度需要达到1°/h以内,目前较高精度的MEMS IMU芯片全部依赖于海外进口。我国MEMS IMU市场集中度较高,博世、ST和TDK、Analog、霍尼韦尔占据 93%左右的市场,国产MEMS IMU厂商市场份额几乎可忽略。人形机器人达到特斯拉Optimus的精度,需要通过增加高精度MEMS IMU数量来达到身体稳定、姿态控制以及头不稳定补偿的效果,因此高性能MEMS IMU芯片国产自主可控势在必行!
以下是A股“MEMS IMU”概念梳理(建议收藏):
芯动联科:公司主营业务为高性能硅基 MEMS 惯性传感器的研发、测试与销售。目前,公司已形成自主知识产权的高性能 MEMS 惯性传感器产品体系并批量生产及应用,在 MEMS 惯性传感器芯片设计、MEMS 工艺方案开发、封装与测试等主要环节形成了技术闭环, 建立了完整的业务流程和供应链体系。
苏州固锝: 公司参股22.4%苏州明皜传感科技有限公司,其传感器品质性能稳定,依靠自主开发开拓市场。公司完成新一代三轴加速度传感器的市场投放和将投入新产品的开发,包括陀螺、压力传感器、针对穿戴设备的市场需求,提出以公司产品为主体的技术设计和应用方案。
华依科技:惯性导航系统(INS)是 L3 及以上等级自动驾驶车辆不可或缺的模块,能够在 GPS、 GNSS、 5G 等外部信号不佳时通过自身运动信息实现定位。
星网宇达:公司惯性导航模块可以大幅度提高自动驾驶的行驶安全性,是自动驾驶传感器序列的重要组成部分。北斗、惯导、雷达和视觉等传感器组合应用可以提高自动驾驶的精度和可靠性,是自动驾驶领域的发展方向。
赛微电子:公司MEMS晶圆产品的终端应用涵盖了通讯、生物医疗、工业及科学、消费电子等领域,公司为MEMS代工企业。
敏芯股份:在MEMS压力传感器领域,公司开发了适合消费类的SOI及工控类的Si-Glass压力传感器工艺平台。在该平台基础上开发了尺寸为1.0*1.0mm的全新血压计芯片,同时提高了良率指标,并在此工艺平台基础上开发了防水气压计,在前述工艺平台基础上还开发了适合工业应用的更高量程(1~3MPa压力)的压力芯片,后续还将在此平台基础上继续开发更多量程的压力芯片以满足不同应用的需求。