从2D到3D，从可见光到红外多光谱：具身机器人的视觉/测距传感器向多维跃迁

视觉传感器是具身智能赛道的第一大传感器。随着AI加持，具身机器人、人形机器人的量产落地与应用场景日趋多样化，机器人的视觉感知技术正不断突破，向三维（3D）化、主动化、多模态化、感算一体化等方向加速演进；同时，图像传感器也在进行从可见光到多光谱组合的技术跃迁。

当前的视觉/测距传感的走势是什么？为此，EEPW电子产品世界的记者近日采访了部分市场研究公司和视觉/测距传感器厂商，包括Omdia、艾迈斯欧司朗、安森美、TI、ADI，请它们介绍了它们的观察和新产品等。

1 3D感测成为刚需

据Omdia市场研究公司分析，传统的工业机器人只需在固定的位置完成重复工作，而具身智能机器人需要融入复杂的动态环境，主动视觉感知（Active Visual Perception）应运而生，指的是系统能够根据特定的场景主动调整自身行为或优化环境参数，包括移动传感器位置和视角、结合任务动态调整传感器参数等。这要求视觉传感器对3D空间和动态环境有更深入的理解。 

通常采用单目/多目RGB摄像头的2D视觉系统向3D视觉系统升级。ToF、结构光、立体双目摄像头及中远距LiDAR等可以向环境发嗯射能量并接受回波的3D视觉传感器有着广阔的应用空间。3D视觉呈现多元化发展的格局。不同技术路径在精度、探测距离、成本、功耗等维度各有侧重，在未来很长一段时间将在不同应用场景下共存。

1.1 ToF深度感知方案

ToF机器人应用中，国际芯片/模组大厂有英飞凌、意法半导体（ST）、艾迈斯欧司朗、索尼、TI、PMD Technologies（英飞凌旗下）、安森美等。我国机器人ToF主力（芯片+模组+整机）有奥比中光、炬佑智能、芯视界微电子、歌尔微电子等。

本次采访中，艾迈斯欧司朗介绍了dToF（直接飞行时间）方案，安森美带来了iToF（间接飞行时间）方案。

    ● dToF与 iToF各有优势

dToF（直接飞行时间）与 iToF（间接飞行时间）是 ToF（Time-of-Flight）深度感知技术的两种实现方式，核心区别在于测距原理、硬件架构与适用场景。‌‌

两者均属主动式 ToF，发射近红外光（常见 850/940 nm），但 dToF 脉冲工作、占空比低，‌功耗更低、多机协同性好‌；iToF 连续调制、‌帧率高、图像细节丰富‌。当前消费电子以 iToF 为主（如手机模组），而车规、机器人、户外高动态场景正快速转向 dToF。因此，究竟采用哪种方案合适，取决于‌距离、精度、成本与抗干扰需求的权衡‌。

    ▪ dToF的应用机会

艾迈斯欧司朗主推dToF方案，高级市场经理Roc Wang（王树刚）^[1]称，利用直接飞行时间（dToF）传感技术实现高精度的3D环境感知与避障，无需摄像头即可保护隐私，适用于家庭陪伴等场景。其技术挑战是在3D感知方面，需要传感器能够快速、无盲区地检测环境变化，同时满足家庭场景对高精度、低功耗、高集成与低成本的需求。

艾迈斯欧司朗 高级市场经理Roc Wang（王树刚）

艾迈斯欧司朗能够在实现小型化的同时保证关键性能，其中，dToF传感器，如最新产品——TMF8829已做到业界最小的方案，在极小尺寸内集成了VCSEL（垂直腔体表面发射激光）、SPAD（单光子雪崩二极管）阵列和TDC（时间数字转换器）。用户可利用艾迈斯欧司朗TMF8829传感器48×32分区的高分辨率实现更智能的3D感知和避障决策。

这些传感方案均具备跨形态复用能力，可快速部署于人形、四足、轮式等不同机器人平台，从而有效缩短研发周期并降低落地成本。

    ● iToF的应用机会

安森美智能感知事业群工业及消费应用感知部应用工程高级经理Open Kai^[2]称，机器人要在复杂、非结构化的环境中进行导航、避障与精细操作，需要获得高精度的实时深度信息。iToF作为3D感知的主流的技术，其需要提升识别准确性和环境适应性，降低动态场景下运动伪影导致的几何畸变，从而提升控制精度。在此方面，安森美iToF传感器正通过器件架构与系统设计的协同优化，来满足视觉传感器的精度要求。

安森美智能感知事业群工业及消费应用感知部应用工程高级经理Open Kai

1.2 TI“毫米波雷达+摄像头+边缘 AI 处理器”

毫米波雷达不属于视觉/光学传感器，其依靠无线电毫米波实现探测，和依托光学成像的视觉传感器原理完全不同，但二者具备极强的互补性。纯视觉方案存在天然短板：摄像头受光照影响极大，激光雷达远距离容易出现读数漂移，无法全天候稳定工作。因此行业普遍采用光学视觉+非光学雷达的跨模态融合方案，补齐单一感知短板。 

TI 是全球毫米波雷达芯片的核心上游龙头，也是人形机器人多模态感知融合方案的主流芯片供应商，因此带来了“毫米波雷达+摄像头+边缘 AI 处理器”方案^[3]。

据TI介绍，人形机器人依赖多模态传感实现导航避障、动态交互与精密操作。其中，毫米波雷达凭借远距离探测、高运动灵敏度及对光照不敏感等优势，正成为关键感知技术。相比传统 24GHz 方案，60GHz 与 77GHz 雷达在分辨率、精度与尺寸上进一步优化，可在粉尘、弱光等复杂环境下稳定运行，并支持低功耗工作模式，适配移动机器人等应用场景。 

单一传感器存在局限性，摄像头深度感知能力有限，激光雷达易出现读数偏差。TI 整合毫米波雷达、摄像头与边缘 AI 处理器，打造一体化融合架构，通过 IWR6843 毫米波雷达与摄像头融合，并结合 AM62A 处理器实现边缘 AI 处理，实现物体聚类、三维跟踪与环境实时感知。借助机器人专用 SDK，可完成多源数据统一运算，有效提升环境识别精度，增加系统冗余能力，适配动态复杂场景交互需求。 

2 图像传感器：从可见光向红外、多光谱延伸

2.1 工业图像传感器市场2亿美元

据Omdia测算，2025年全球工业机器人用图像传感器的市场规模约为2亿美元，预计2029年将增长至接近3.8亿美元，年复合增长率接近14%，这反映了全球智能化进程的加速。

从企业竞争格局角度，EEPW电子产品世界的记者结合公开行业资料、厂商产品介绍及技术参数来看，全球工业机器人用图像传感器市场中，芯片原厂中，索尼、安森美、豪威（韦尔股份）等实力很强；Teledyne e2v、艾迈斯欧司朗、长光辰芯非常有特色，适合做高端补充；思特威、格科微性价比高，主要是中低端产品。 

2.2 与SWIR（短波红外）传感器组合，在工厂应用中带来更高效率

工业图像传感器正从 “单纯采集” 迈向 “边缘智能感知”，核心趋势是高分辨率 / 高速全局快门、低噪声高动态、小型化集成、AI 与边缘计算融合、3D / 多光谱 / 事件成像、传感器融合等。

图像传感器分为可见光传感器、红外（IR）传感器和多光谱/高光谱传感器。深耕此领域的安森美，介绍了在SWIR（短波红外）方面的创新。

安森美智能感知事业群工业及消费应用感知部应用工程高级经理Open Kai称，面对工厂混合光源、强光直射与高反差场景，系统往往需要在掌握全局画面的同时，对特定区域进行高分辨率细节捕捉。但若需要分两次曝光来分别获取场景概况与局部细节，两次捕获之间的延迟可能导致系统错过关键事件或丢失背景信息，同时也对处理资源带来了额外压力。

为了解决这一挑战，安森美在图像传感器中集成智能感兴趣区域（SmartROI) 功能，用户和机器视觉系统可以快速聚焦在最需要关注或分析的特定区域。这样便可优化工业流程，提高诊断准确性，加快决策速度。

此外，在工业检测场景中，机器人的感知视野不能局限于物体表面，更要有穿透能力。高密度材料与透明介质对可见光的遮蔽，使得传统视觉传感器难以胜任需要透视检测与无损分析的任务。为应对这一挑战，安森美将胶体量子点（CQD）技术应用于SWIR传感器，可穿透玻璃、塑料薄膜甚至硅片，清晰呈现内部结构缺陷。

3 如何帮助用户尽快上手应用

具有多种传感器的厂商往往把多传感器进行组合打包，一些具备模拟、电源与MCU/处理器产品的厂商，往往会提供传感链上的平台方案，以帮助客户快速应用。

▪安森美的多传感器组合

为了帮助用户尽快上手应用，安森美推出了组合产品。据安森美模拟与混合信号事业群业务拓展高级经理Henry Yang^[2]称，安森美不仅提供盖多场景需求的产品矩阵，如具备高动态范围和低光成像能力的Hyperlux™系列、用于短距离精准测量的超声波传感器、适用于关节控制的电感式位置传感器、基于iToF技术的深度传感器等，方便客户构建机器人系统。而且搭建了PRISM参考模块系统，其集成预优化、预验证的成像子系统。通过PRISM参考模块生态，以及DEMO 3与DevWareX等开发工具，安森美可以帮助客户更快完成传感器切换验证、SoC平台对接和图像质量评估，从而快速完成相机原型验证并加速产品量产落地，显著降低成像系统开发中的集成与调试复杂度。 

安森美模拟与混合信号事业群业务拓展高级经理Henry Yang

同时，为帮助开发者更快速、更安全的推进机器人设计，安森美推出基于65nm BCD工艺的先进模拟和混合信号平台Treo。该平台将模拟、数字与电源IP模块统一封装，通过模块化复用实现从PCB到芯片级的集成，简化了用户在多环节设计上的复杂度与开发周期。

▪ADI的“传感器+信号调理”解决方案

据ADI中国区工业市场总监蔡振宇（Eric Cai）^[4]介绍，在空间和环境感知方面，ADI 提供基于 ToF 技术的模组化方案，如 ADTF3175，帮助机器人实现稳定的三维感知能力。同时，在视觉和高速数据传输层面，ADI 通过 GMSL[千兆多媒体串行链路，是ADI专有的高速 SerDes（串行器/解串器）技术]技术为多摄像头、多传感器系统提供高带宽、低时延、强抗干扰的连接能力，满足人形机器人和移动机器人对感知数据实时性的要求。

ADI中国区工业市场总监 蔡振宇（Eric Cai）

4   部分光学传感器介绍

●  安森美Hyperlux ID系列（AF0130/AF0131）。Hyperlux ID是基于背照式（BSI）CMOS 全局快门的iToF深度传感器，是专用于高精度 3D 深度感知的主动式图像传感器。AF0130/AF0131采用双频模式（如30/35MHz高频调制）和全局快门技术，测距范围扩展至30 m，是传统iToF的4倍；120万像素（1280×960）背照式（BSI）像素设计，结合像素合并技术，既提升近距精度，又优化远距灵敏度，量子效率（QE）达40%以上；通过片上存储和全局快门架构，四相位曝光连续完成后再进行读出，大幅减少动态场景下的测量误差。

●  艾迈斯欧司朗dToF传感器系列。艾迈斯欧司朗以TMF8829直接飞行时间（dToF）传感器为代表。该产品将dToF传感器的分辨率从传统8×8分区大幅提升至48×32分区，同时将视场划分为多达1,536个分区，尺寸仅5.7mm×2.9mm×1.5mm，比1美分硬币更纤薄，较常规低分辨率传感器更紧凑。作为1类人眼安全设备，TMF8829采用双垂直腔体表面发射激光（VCSEL）光源，支持最远11 m测距范围，距离分辨率0.25 mm，灵敏度足以捕捉手指滑动等细微动作。传感器覆盖80°视场角。

●  安森美Hyperlux SG（全局快门）系列（AR0235CS）。全局快门设计可同步捕捉所有像素，避免卷帘快门导致的“果冻效应”，结合全分辨率下120fps的高速帧率，确保高速运动物体的清晰成像；通过自动曝光控制与混合模式曝光，传感器在强光或暗光环境下均能输出低噪声图像。此外，支持与激光雷达、超声波传感器的数据融合，增强SLAM系统的鲁棒性； 1920×1200分辨率与2.8μm小像素尺寸提供细腻画质，主光线角度可选0°或28°，兼容多种光学设计。

●  安森美的短波红外（SWIR）产品。将CQD技术与自身CMOS传感器设计深度融合。CQD纳米颗粒可吸收更广泛波长的光线，将光谱响应范围扩展至短波红外波段，同时大幅降低材料成本；eSWIR版本支持高达2500 nm的波长检测，满足更严苛的工业与科研需求。

5 小结

参考文章：

[1]为机器人/灵巧手的3D感知与触觉赋能，艾迈斯欧司朗带来直接飞行时间（dToF）传感与光学压力传感技术 https://www.eepw.com.cn/article/202605/481226.htm 

[2]从看见到看清、看懂，3D深度感知与图像传感器在具身智能中大显身手 https://www.eepw.com.cn/article/202605/481071.htm 

[3]人形机器人的“感官系统”怎么搭？TI 多传感器方案+其他芯片融合架构 https://www.eepw.com.cn/article/202605/481229.htm 

[4]具身智能/灵巧手的感测目标：将物理世界可靠、高精度、低时延地映射到数字系统之中 https://www.eepw.com.cn/article/202605/480844.htm