人形机器人“看懂世界”的关键：3D视觉传感器与多模态感知技术

随着人形机器人技术的飞速发展，触觉感知成为机器人实现精细操作的核心挑战。视触觉传感器（Vision-Based Tactile Sensor, VBTS）作为一种融合光学与触觉感知的前沿技术，因其高分辨率、多维信息捕获能力，以及抗干扰性强优点，被特斯拉等企业视为灵巧手的“最后一块拼图”。

在机器人等下游行业加速发展的带动下，3D 视觉感知技术正进入持续放量阶段。当前主流 3D 视觉方案包括双目、结构光和 ToF，上游以各类传感器硬件为核心，广泛应用于工业、汽车及机器人等领域。

2025 年，全球机器视觉市场规模达到 1276 亿元，其中视觉信息约承担机器人 80% 的环境感知任务，成为关键能力来源。随着人形机器人产业化进程明显提速，国内外主流人形机器人厂商普遍采用 3D 视觉感知技术 赋能环境理解与交互能力，带动人形机器人用 3D 视觉传感器需求快速增长。受益于人形机器人量产推进，相关市场规模有望在 2025 年迎来加速释放，并成为人形机器人产业链中 技术壁垒高、竞争格局相对优越的细分赛道之一。

本文将从3D视觉感知技术的原理与主流方案出发，结合机器人领域的应用场景与代表性厂商，系统梳理人形机器人在环境理解与交互能力提升中，3D视觉传感器与视触觉感知技术的关键作用与产业趋势。

一、3D 视觉感知技术原理

3D 视觉感知技术是一种通过“三维坐标+算法重建”获取物体空间特征的技术，除了平面数据外，还可获得关于物体深度的数据，可解决传统 2D视觉无法测量体积、表面角度、空间形貌的问题。3D 视觉传感器是基于 3D 视觉感知技术的设备，能够赋予智能终端立体感知的能力，使智能终端由“看清世界”到“看懂世界”进化。

3D相机通过多种技术获取深度信息，主要技术包括：

结构光相机：发射经过特定编码的光投影在物体上，通过一定算法计算返回的编码图案的畸变来得到物体的位置和深度信息。

飞行时间（ToF）：通过红外发射器发射调制过的光脉冲，遇到物体反射后，用接收器接收反射回来的光脉冲，并根据光脉冲的往返时间计算与物体之间的距离，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。

双目立体视觉：基于视差原理并利用成像设备 从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息。

二、3D 视觉在机器人领域中的应用

工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。

协作机器人是一种专门设计用于在共享工作空间中与人类一起工作的机器人。它们的构建特点优先考虑安全性、灵活性和易用性。

人形机器人对环境感知有宽视场、高速度和高精度的各种要求。例如，特斯拉 Optimus的3D传感模块以多目视觉为主，全身搭载8个摄像头，自研芯片FSD，纯视觉方案硬件成本低，对软件算法要求高。

国内厂商多采用3D相机+激光雷达方案，优必选WALKERX的视觉模块采用四目视觉+双RGBD，小米CyberOne的Mi-Sense视觉系统采用iToF+RGB，达闼采用3D深度相机+RGB单目摄像头+TOF相机+激光雷达的综合方案，宇树采用3D激光雷达+深度相机方案，追觅采用ToF+结构光，智元A1采用 RGBD 相机。

三、相关厂商

目前，国内已经形成了较为完备的 3D 视觉传感器产业链。上游主要提供各类 3D 视觉传感器的硬件，包括感光芯片等核心元器件，具有较强的定制化、专用化需求；中游是 3D 视觉感知方案商，基于深度引擎算法，结合具体应用进行 3D 视觉传感器的方案设计；下游是各类终端开发者，根据中游提供的方案，开发出相应的应用算法方案。同时，国内也涌现出一批具有代表性的 3D 视觉方案公司，如奥比中光、天准科技等。

1、奥比中光

公司成立于2013年，拥有完全自主知识产权和全栈式技术体系，涵盖自研深度引擎芯片、感光芯片及多模态算法，并投建10万平方米智能制造基地，具备百万级3D传感器与机器人终端的量产能力，被誉为“3D视觉第一股”。

2026年1月6日，奥比中光正式推出超小型双目3D相机Gemini 305。该产品专为机械臂腕部设计，最小成像距离仅4厘米，视场角达88°×65°，且支持灵活切换成像模式。Gemini 305为协作机械臂、人形机器人及工业柔性抓取提供了精细视觉解决方案。

2、天准科技

天准科技是国内工业视觉装备领域的领军企业，其 3D 视觉传感方案以高精度、高可靠性为核心优势，深度融合光学设计、AI 算法与精密制造技术，形成了覆盖半导体检测、工业自动化、消费电子、新能源等领域的完整解决方案。

3、知象光电

知象光电以机器人 3D 视觉为核心方向，在高精度 3D 视觉技术方面处于国内领先水平，产品性能成熟稳定，并通过创新性的工业设计获得红点设计奖等国际认可。公司将先进光学技术与智能算法深度融合，形成兼具高精度、高速度与易用性的机器人视觉解决方案，应用场景覆盖服务机器人与工业机器人等多个领域。

INSPIRE 2 是一款面向中小型物体的高精度 3D 扫描仪，融合 11 束红外平行激光线与全场红外结构光两种扫描模式，可在无需喷粉和标记点的情况下，稳定获取深色、高反及复杂表面细节，单帧重复精度达 0.03 mm、单帧精度 0.05 mm，最高扫描帧率可达 90 fps。

4、华捷艾米

华捷艾米作为国内 3D 视觉感知领域的先行者，其技术路线和产品方案深度融合了结构光、自研芯片与 AI 算法，形成了覆盖消费电子、智能家居、教育交互等场景的完整生态。华捷艾米的核心技术围绕单目结构光展开，通过自主研发的激光发射芯片、衍射光学元件（DOE）及深度算法，实现高精度 3D 感知。

华捷艾米 A200 + MINI 3D 视觉模组，采用双目/多目结构设计，覆盖约 0.2–4 m 的工作距离，可根据不同型号灵活适配。该方案主要用于机器人近距离三维环境感知、目标识别与体积测量，已在物流行业 3D 体积测量、机器人与智能投影设备、以及智能家居与办公场景 中落地应用。