人形机器人系列报告：灵巧手与传感器，拟人化与智能化

行业研究|深度报告 看好（维持） 灵巧手与传感器，拟人化与智能化 ——人形机器人系列报告 机器人专题 国家/地区中国 行业机械设备行业 报告发布日期2024年01月21日 核心观点 灵巧手是人形机器人“小脑”实现灵巧操作、人机交互的重要载体，向高集成度和智能化发展。灵巧手是一种高度灵活、复杂的末端执行器，在机器人与环境交互中起关键作用。灵巧手因其能够模仿人手的各种灵巧抓持和复杂操作能力，广泛应用 于航空航天、医疗、智能制造等领域。根据Statista数据，2021年全球机器人灵巧手市场规模约为11.6亿美元，预计在2030年增长至30.35亿美元，2022-2030年间CAGR为10.9%。 空心杯电机是灵巧手的核心部件，国产替代空间广阔。空心杯电机是一种特殊的直 流电机，采用无铁芯转子性能优异，是电机领域“皇冠上的明珠”。按换向方式分为无刷空心杯电机和有刷空心杯电机，前者寿命和转速优于后者，未来更偏向无刷空心杯电机。欧洲主导中高端市场，国内厂商仍在追赶，根据QRResearch预测，到2028年空心杯电机全球市场将达到83亿元。空心杯电机在线圈设计、绕制工艺以及绕制设备三个方面存在高技术壁垒，相关设备厂商国产化替代有望加速。考虑到特斯拉人形机器人未来逐步放量，我们对不同情景进行测算，当特斯拉人形机器人产量达到50万、100万、200万台时，全球空心杯电机市场空间可能分别新增48亿元、84亿元、144亿元。 传感器是人形机器人感知系统的核心部件，是灵巧手智能化的基础。特斯拉 OptimusGen2人形机器人采用11自由度灵巧手和手指触觉传感器，响应更快，要实现捏鸡蛋的操作需要用到多种传感器的技术支撑，包括压力感知、触力感知和柔性微压力感知等。1）六维力/力矩传感器：应用于人形机器人的手腕处和脚腕处，其中六维联合加载设备是高精度六维力传感器研发和生产的必要条件。根据GGII预测，2027年中国六维力/力矩传感器市场规模将超过15亿元。2）柔性触觉传感器/ 王天一021-63325888*6126 wangtianyi@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860510120021 杨震021-63325888*6090 yangzhen@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860520060002香港证监会牌照：BSW113 丁昊dinghao@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860522080002 刘嘉倩liujiaqian@orientsec.com.cn 电子皮肤：能够实现与环境接触力、温度、湿度、震动、材质、软硬等特性的检测，是机器人直接感知环境作用的重要传感器。其关键技术包括：材料技术、加工技术、结构设计及扩展、高柔性和多功能。3）MEMS压力传感器：具有易于批量生产、小型化、成本效益以及易于制造复杂结构的能力等优势，例如SuperiorSensorTechnology的MEMS压力传感器集成了包括先进的数字滤波、闭环控制和基于软件的压力开关等先进的功能，可提供精确的运动控制和灵活的物体操纵能力所需的基本内部扭矩和力的反馈。 投资建议与投资标的 灵巧手是人形机器人“小脑”实现灵巧操作、人机交互的重要载体，其中传感器作为灵巧手智能化的基础，是推动人形机器人深度融入人类生活生产的重要器件。2024年人形机器人有望迎来小批量产，大产业趋势下中长期维度看，我们认为除了由中国制造赋能硬件端所带来的持续降本趋势，产业链可能还具备潜在的抗通缩环节，如智能化水平的提升离不开传感器的广泛使用。因此我们看好人形机器人的产业趋势，看好灵巧手和传感器的发展，建议关注产业链相关公司：东华测试(300354，未评级)、康斯特(300445，未评级)、柯力传感(603662，未评级)、田中精机(300461，未评级)、万讯自控(300112，未评级)、瀚川智能(688022，未评级)等；军工组：芯动联科(688582，未评级)、高华科技(688539，未评级)等；新能源组：鸣志电器(603728，未评级)、鼎智科技(873593，未评级)、伟创电气(688698，未评级)等；汽车组：凌云股份(600480，未评级)、华依科技(688071，未评级)、华培动力(603121，未评级)等；电子组：汉威科技(300007，未评级)、敏芯股份(688286，未评级)、安培龙(301413，未评级)等；轻工组：福莱新材(605488，未评级)等。 风险提示：下游需求不及预期；人形机器人进展不及预期；国产替代进程不及预期； 行业竞争加剧；假设条件变化影响测算结果。 政策与产业趋势共振，人形机器人产业化有望提速：——机械行业周报 精密减速器：国产替代有望提速，人形机器人旋转传动的重要纽带：——人形机器人系列报告 复苏可见，海外可期，新兴可为：——机械行业2024年度投资策略 人形机器人：国内蓝图开启，国产厂商有望突围 丝杠：核心传动部件，人形机器人开启成长空间：——人形机器人系列报告 2024-01-06 2023-12-20 2023-11-22 2023-11-03 2023-10-25 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 1.灵巧手：向高集成度和智能化发展7 1.1灵巧手简介7 1.2灵巧手：2030年全球市场规模约为30.35亿美元9 1.2.1部分国内灵巧手简介11 1.2.2部分海外灵巧手简介13 2.空心杯电机：灵巧手核心部件，国产替代空间广阔13 2.1简介：空心杯电机性能优异，是电机领域“皇冠上的明珠”13 2.2格局：欧洲主导中高端市场，国内厂商仍在追赶15 2.3设备：绕线技术成高壁垒，国产化替代有望加速17 2.4增量：人形机器人放量在即，有望给空心杯电机带来百亿增长空间19 3.传感器：感知系统的核心部件，灵巧手智能化的基础23 3.1传感器是人形机器人感知系统的核心部件23 3.2特斯拉OptimusGen2，为何选择“捏鸡蛋”？24 3.3六维力/力矩传感器26 3.4柔性触觉传感器/电子皮肤32 3.5MEMS压力传感器34 4.相关标的介绍37 4.1鸣志电器：世界级运动控制制造商，空心杯电机领跑同行37 4.2鼎智科技：微特电机“小巨人”，积极布局空心杯电机和行星滚柱丝杠38 4.3伟创电气：工控出海先行者，积极布局机器人领域39 4.4田中精机：国内精密绕线设备领导者，空心杯电机绕组设备供应商39 4.5汉威科技：国内气体传感器龙头，子公司积极拓展柔性微纳传感器应用场景40 4.6柯力传感：国内应变式传感器龙头，多维力传感器处于开发试制阶段41 4.7康斯特：高端校准检测设备龙头，引领高精度传感器国产替代41 4.8敏芯股份：MEMS传感器全产业链发展，积极布局六维力矩传感器42 4.9万讯自控：自动化仪表引领者，积极布局高端传感器与机器人43 4.10东华测试：结构力学测试仪器龙头，力传感器技术领先44 4.11凌云股份：汽车管路行业龙头，揭榜人形机器人研发项目44 4.12福莱新材：国内功能性涂布复合材料领军者，子公司积极布局电子皮肤45 4.13华依科技：汽车动力总成测试龙头，惯导开启增长新引擎46 4.14华培动力：汽车总成业务先进企业，拓宽汽车传感器业务版图46 4.15瀚川智能：国内智能制造装备领军企业，子公司积极布局六维传感器47 4.16芯动联科：MEMS惯性传感器龙头，国产替代领军者48 4.17安培龙：国内陶瓷传感器龙头，积极拓展MEMS传感器48 4.18高华科技：高可靠传感器标杆龙头，军民双轮共驱成长49 5.投资建议50 6.风险提示50 图表目录 图1：灵巧手早期典型代表7 图2：机器人多指灵巧手分类8 图3：2021-2030E年全球机器人灵巧手市场规模预测（单位：百万美元）9 图4：2021-2030E年全球机器人灵巧手市场容量预测（单位：万只）10 图5：主动型肌电假肢手的典型构成组件示意图10 图6：TRX-Hand外观图11 图7：因时机器人灵巧手RH56BFX/RH56DFX系列外观图12 图8：智元机器人SkillHand灵巧手外观图12 图9：帕西尼感知科技-基于视触觉双模态模型控制架构12 图10：DLR-HITHandII灵巧手外观图13 图11：SVH灵巧手外观图13 图12：有刷空心杯电机结构图（转子无铁芯）14 图13：无刷空心杯电机结构图（定子无铁芯）14 图14：空心杯电机下游应用15 图15：2022-2028全球空心杯电机市场规模预测（单位：亿美元）15 图16：2021-2028中国空心杯电机市场规模预测（单位：亿美元）15 图17：2021年全球空心杯电机市场占比15 图18：2028年全球空心杯电机市场占比预测15 图19：2021-2028全球空心杯电机行业细分市场份额占比16 图20：三种空心杯电机线圈绕制模型和实物图17 图21：绕卷式空心杯和工艺流程图18 图22：一次成型绕线过程18 图23：绕线机机械结构19 图24：特斯拉人形机器人发展历程图19 图25：2026-2030年全球及中国人形机器人行业市场规模预测(单位：亿美元)20 图26：2023年人形机器人核心零部件价值量分布图预测20 图27：2030年人形机器人核心零部件价值量分布图预测20 图28：特斯拉人形机器人共52个自由度21 图29：特斯拉人形机器人采用的旋转和线性执行器示意图21 图30：特斯拉人形机器人采用的灵巧手示意图22 图31：传感器是人形机器人感知系统的核心部件23 图32：人形机器人捏鸡蛋24 图33：一维、三维、六维力传感器工作示意图26 图34：六维力传感器安装部位26 图35：一维/六维联合加载标定示意图29 图36：美国和德国的六维力传感器标定及检测设备示意图29 图37：全球六维力/力矩传感器主流厂商30 图38：2022年中国六维力/力矩传感器市场竞争格局（按销量划分）30 图39：2017-2027年中国六维力传感器机器人行业销量及预测（单位：套）30 图40：2017-2027年中国六维力传感器机器人行业市场规模及预测（单位：百万元）30 图41：六维力/力矩传感器在人形机器人领域的应用场景31 图42：柔性触觉传感器32 图43：全柔性触觉压力传感器32 图44：2017-2022年中国柔性触觉传感器行业市场规模及区域分布（单位：亿元）34 图45：2017-2022年世界柔性触觉传感器行业市场规模（单位：亿美元）、需求量（单位：亿 个）、均价（单位：亿元/个）34 图46：监控人体肌肉运动34 图47：MEMS传感器及局部显微放大35 图48：MEMS电阻式压力传感器35 图49：MEMS电容式压力传感器35 图50：2023年MEMS压力传感器应用领域占比35 图51：2023E和2028E年MEMS压力传感器世界市场规模（单位：亿美元）36 图52：集成柔性压力传感器阵列的机械手36 图53：鸣志电器2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）38 图54：鸣志电器2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）38 图55：鼎智科技2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）39 图56：鼎智科技2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）39 图57：伟创电气2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）39 图58：伟创电气2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）39 图59：田中精机2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）40 图60：田中精机2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）40 图61：汉威科技2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）40 图62：汉威科技2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）40 图63：柯力传感2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）4