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华泰| 机械:人形机器人再次讨论——MEMS技术
MEMS以微机械加工技术和半导体技术为基础,将微传感器、微执行器与电子电路、微能源相结合,实现微尺度的传感和控制。 其常用的材料为硅基材料,特殊应用场景则采用聚合物基材料。 MEMS产品的优点包括微效率、功能集成和大规模生产。 缺点是新产品开发流程长、包装难度大。 目前,MEMS已广泛应用于消费电子、汽车工业、生物医学等领域。 在仿人机器人领域,MEMS麦克风、IMU和阵列触觉传感器已经得到应用。 我们认为,仿人机器人对小型化、集成化、轻量化有很高的要求,这与MEMS技术的特点是一致的。 未来,MEMS在人形机器人中的应用将进一步扩大。
核心思想
MEMS基于微机械加工和半导体工艺,常用的材料是硅基和聚合物基材料。
MEMS(Micro--)是集微传感器、微执行器、电子电路、微能源等为一体的微机电系统。MEMS的生产基于微机械加工技术和半导体技术,包括硅平面加工和体积加工技术、LIGA技术、切割和封装技术等。MEMS产品的尺寸通常在几微米到几毫米之间。 与传统芯片不同,MEMS涉及更复杂的微观物理和机械结构来实现传感或控制功能。 目前,MEMS常用的材料是硅基材料。 在对生物相容性、光学透明性和延展性要求较高的领域,也采用聚酰亚胺、液晶聚合物等聚合物基材料。
MEMS产品的优点是效率高/集成度高/批量大,缺点是新产品开发时间长/封装难度高。
MEMS产品的优点包括微效率、功能集成和大规模生产。 1)微型、高效:MEMS产品具有体积小、精度高、重量轻、惯量小、谐振频率高、响应时间短等优点; 2)功能集成:MEMS技术可以以阵列的形式集成不同的功能和不同的灵敏度。 大量的传感器或执行器可以集成到多功能复杂的微系统中; 3)可大规模生产:通过微加工工艺,可以在一张晶圆上一次性生产大量相同的器件,有效降低制造成本。 MEMS的缺点是每个新产品都需要重新设计新工艺。 研发过程漫长,涉及微机械、化学、材料科学等多个学科的综合知识。 产品多样性和需求差异导致封装和测试成本高昂。
广泛应用于3C/汽车/生物医学应用,满足仿人机器人阵列触觉传感器的要求
MEMS已应用于消费电子、汽车工业、生物医学等多个领域,满足人形机器人对阵列触觉传感器的要求。 在消费电子领域,MEMS射频元件、加速度计、陀螺仪等器件用于通信和运动检测; 在汽车领域,MEMS传感器应用于安全气囊、ESP系统和胎压检测; 在生物医学领域,各类生物医学传感器和微型生化分析装置用于生理信号监测和生化项目分析; 在仿人机器人领域,实现了MEMS麦克风、IMU和阵列触觉传感器的应用。 我们认为,仿人机器人对小型化、集成化、轻量化有很高的要求,这与MEMS的特点是一致的。 未来MEMS在人形机器人中的应用将进一步扩大。
风险提示:仿人机器人量产不及预期、MEMS应用进展不及预期、MEMS技术进展不及预期。
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