传感器行业人形机器人系列深度报告（二）：感知能力决定机器人落地场景，各类传感器多方面赋能

感知能力决定机器人落地场景，各类传感器多方面赋能 行业评级超配 人形机器人系列深度报告（二）——传感器行业 核心结论 证券研究报告 行业深度研究|电力设备 2024年06月30日 前次评级超配 机器人外部感知能力需求提升，传感器为发展重点。人形机器人产业发展速度快，特斯 评级变动维持 拉Optimus、Figure、优必选等国内外机器人性能持续提升，有望步入量产阶段。对于人 形机器人商业化而言，机器人内部与性能相关的力感知能力和与外部交互相关的触觉、视觉、听觉能力都极为关键，直接影响机器人可使用的范围。机器人各精密加工零部件国内产业链逐步走向成熟，传感器有望成为下一国产替代重点。 力传感器：末端六维力传感器是力控核心部件，为国产替代重点。力传感器是测量机器人末端操作器和外部环境相互接触或抓取工件时所承受力和力矩的传感器，为机器人的力控和运动控制提供了力感信息，对机器人完成复杂、精细的作业，实现智能化有着重要作用。其中末端六维力传感器壁垒、价值量高，如进入量产阶段则有借助国内产业链实现降本的需求，目前我国多家力传感器企业正研发、送样中，有望将成为传感器环节国产替代重点。预计当人形机器人出货量为100万台时，对应市场空间307亿元。 触觉传感器：提供外部感知，丰富机器人使用场景。触觉传感器是机器人通过手部、皮肤感知外界的必要传感器，在机器人手部的抓握等过程中都起到关键作用，目前特斯拉OptimusGen2已明确使用指尖触觉传感器，并已在触觉传感器的加持下做手部捏鸡蛋、电池等活动。我们认为，随机器人出货提升，手部触觉传感器需求有望同步提升。此外在对机器人性能要求提升的过程中，未来机器人身体表面有望使用电子皮肤。预计当人形机器人销量达100万台时，机器人手部触觉传感器/电子皮肤市场空间分别可达约104/36亿元。 IMU惯性传感器：机器人维持平衡、导航定位重要部件。IMU是一种测量物体三轴角速度和加速度的设备，在人形机器人中的主要功能包括平衡维持、导航定位及动作执行等。随着自动驾驶、人形机器人等行业快速发展，IMU需求有望提升。预计当人形机器人销量达100万台时，机器人手IMU市场空间可达约31亿元。 视觉传感器：获取外界信息核心部件。视觉传感器助力机器人直接获取外部图像信息，实现FSD等模型、软件方面功能的运行，使机器人具备自主运行能力。目前国内企业已具备较高性能的视觉传感器生产能力，有望切入机器人产业链。目前人形机器人视觉传感器主要包括3D/2D两种技术路线，预计当人形机器人销量达100万台时，人形机器人3D/2D视觉传感器市场空间可达19/2亿元。 投资建议：考虑到各类传感器市场空间、壁垒、盈利能力、国产替代进度等因素，我们认为力传感器及触觉传感器为未来首要投资重点。力传感器建议关注：安培龙、华培动力、东华测试、柯力传感；触觉传感器建议关注：汉威科技、申昊科技；IMU建议关注华依科技、敏芯股份、芯动联科；视觉传感器建议关注：奥比中光。 风险提示：人形机器人相关技术发展速度低于预期，人形机器人降本速度低于预期，地缘政治风险，人形机器人出货量低于预期的风险 近一年行业走势 电力设备沪深300 2% -4% -10% -16% -22% -28% -34% -40% 2023-062023-102024-02 相对表现1个月3个月12个月 电力设备-10.53-11.73-35.41 沪深300-3.30-2.14-9.91 分析师 杨敬梅S0800518020002 021-38584220 yangjingmei@research.xbmail.com.cn 相关研究 电力设备：电网前5月投资完成额快速增长，风光装机持续旺盛—电新行业周报20240624-202406302024-06-30 电力设备：特高压项目招标持续发布，充电场站已在盈利拐点—电新行业周报20240617-202406232024-06-23 电力设备：SNEC展百花齐放，全球海风发展迎来拐点—电新行业周报20240610-202406162024-06-16 索引 内容目录 一、人形机器人高速发展，传感器决定人形机器人可应用场景6 1.1人形机器人快速发展，中国机器人市场空间广阔6 1.2传感器为机器人提供感知外界能力，为机器人迈向智能化的基础7 1.3政策助力人形机器人，加快传感器等关键部位研发8 1.4人形机器人感知要求进一步提升，多类传感器具备突破潜力9 二、力/力矩传感器：机器人运行基础，机器人性能需求提升下六维力传感器空间广阔10 2.1力/力矩传感器测量力感信息，奠定机器人控制基础10 2.2六维力传感器有多技术路线，应变片式传感器为目前主流11 2.3力传感器国内厂商奋力追赶，国产替代率升高13 2.4六维力矩传感器生产壁垒高，产品设计与工艺均为核心15 2.5MEMS工艺加工效率高，玻璃微熔技术有望成为主流18 2.6人形机器人性能要求提升趋势显著，六维力传感器市场空间广阔19 建议关注：安培龙（301413.SZ）20 建议关注：华培动力（603121.SH）22 建议关注：东华测试（300354.SZ）23 建议关注：柯力传感（603662.SH）25 建议关注：坤维科技（未上市）26 建议关注：宇立仪器（未上市）27 建议关注：蓝点触控（未上市）28 三、触觉传感器：感知外界关键部件，精细化手部工作基础29 3.1触觉传感器模仿生物触觉，压阻式为现在主流选择29 3.2压阻式触觉传感器为目前主流，MEMS压阻式传感器具备优势31 3.3目前多人形机器人手部已具备指尖触觉传感器，技术路线暂未统一32 3.4柔性电子皮肤：不受面积形状限制，机遇挑战并存33 3.5柔性触觉传感器目前主要由国外企业主导35 建议关注：汉威科技（300007.SZ）36 建议关注：申昊科技（300853.SZ）36 建议关注：力感科技（未上市）37 建议关注：帕西尼感知（未上市）38 四、IMU惯性传感器：姿态控制、定位导航多重助力，用量有望提升39 4.1惯性传感器测量物体运动状态，含多类组件39 4.2国际厂商占据惯性传感器垄断地位，国产替代空间大42 4.3IMU在人形机器人领域应用广泛，市场空间可观42 建议关注：芯动联科（688582.SH）44 建议关注：华依科技（688071.SH）44 建议关注：敏芯股份（688286.SH）45 五、视觉传感器：助力机器人精准识别外界环境，准确导入图像信息45 5.13D视觉提供多维信息，提高识别精度45 5.2人形机器人3D视觉传感器潜在市场空间较大，2D视觉传感器成本较低47 建议关注：奥比中光（688322.SH）47 六、风险提示49 图表目录 图1：特斯拉Optimus高速迭代6 图2：2023年中国销量占全球工业机器人市场超五成7 图3：2017-2021中国机器人市场规模高速增长7 图4：传感器通过各种元件测量外部信息7 图5：传感器有望为人形机器人提供感知基础8 图6：六维力传感器测量力感信息最全面10 图7：人形机器人预计使用六维力传感器位置11 图8：典型竖梁式六维电阻式传感器结构12 图9：六维力传感器根据敏感元件类型主要分为四类13 图10：中国六维力传感器市场外资主导14 图11：2022年国内机器人行业占六维力传感器市场超五成14 图12：协作机器人行业国产六维力传感器出货量领先15 图13：六维力传感器有多种结构设计16 图14：十字梁结构在六维力传感器中应用最为广泛16 图15：采用外延生长技术制备硅应变片17 图16：六维力传感器标定与检测设备要求较高18 图17：MEMS传感器中MEMS芯片与ASIC芯片最为重要18 图18：使用玻璃微熔技术将敏感元件与传感器连接19 图19：玻璃微熔技术提高传感器的工作温度与压力19 图20：国内机器人行业六维力传感器市场预计快速增长20 图21：公司业绩持续提升22 图22：公司盈利能力稳健22 图23：华培动力产品覆盖多类传感器22 图24：公司三大产品线24 图25：公司营收逐年增长25 图26：23年归母净利润短期承压25 图27：公司部分主营产品25 图28：营业收入稳健增长26 图29：归母净利润增速亮眼26 图30：公司合作伙伴广泛27 图31：公司合作伙伴遍布全球27 图32：公司产品涵盖众多领域优质客户29 图33：触觉传感器通过敏感元件和数据分析得到外界信息30 图34：触觉传感器有多种实现结构31 图35：特斯拉二代机器人实现捏鸡蛋的精巧操作32 图36：Figure搭载触觉传感器实现递苹果32 图37：灵巧手使用触觉传感器技术32 图38：柔弹性电子皮肤触觉传感器由多电极、金属层组成33 图39：电子皮肤传感器有多种材料、排列结构实现方式34 图40：力感科技发展历程37 图41：公司部分产品38 图42：加速度传感器主要分三种40 图43：MEMS技术应用于加速度计中40 图44：陀螺仪应用MEMS技术向小型化发展41 图45：磁力计在多领域有应用41 图46：IMU（惯性测量单元）由加速度计、陀螺仪等组成42 图47：全球IMU市场迅速增长43 图48：中国惯性传感器市场规模巨大43 图49：一个机器人可使用多个IMU传感器44 图50：公司拥有众多优质合作伙伴45 图51：测量方法图示46 图52：中国机器视觉市场稳步增长46 图53：中国3D视觉市场增长迅速46 图54：公司主要产品图例48 图55：公司3D视觉感知技术应用场景丰富48 表1：《人形机器人揭榜挂帅任务榜单》重点聚焦传感器8 表2：《人形机器人创新发展指导意见》鼓励人形机器人产业高质量发展9 表3：目前各类传感器在人形机器人总成本中占比较高9 表4：不同种类力传感器各有优劣13 表5：国内涌现出多维力传感器企业14 表6：人形机器人六维力传感器市场广阔19 表7：公司三大产品线20 表8：主要业务概述23 表9：公司产品类型丰富28 表10：压阻式和电容式触觉传感器最为常见31 表11：MEMS传感器具微型化、集成度高等优势31 表12：触觉传感器预计2030年市场空间超104亿元33 表13：电子皮肤研究存在诸多难题35 表14：电子皮肤未来市场空间可观35 表15：柔性触觉传感器以国外企业为主35 表16：公司薄膜压力传感器综合性能优越38 表17：公司产品性能强劲39 表18：2022年国际厂商占中国IMU市场垄断地位42 表19：IMU市场空间可观43 表20：人形机器人3D视觉传感器潜在市场空间可达19亿元/2D视觉传感器潜在市场空间可到1.61亿元47 一、人形机器人高速发展，传感器决定人形机器人可应用场景 1.1人形机器人快速发展，中国机器人市场空间广阔 人形机器人技术高速迭代，产业落地指日可待。近年来人形机器人行业发展迅速，以特斯拉人形机器人为例，自特斯拉于2021年宣布进入人形机器人领域以来，特斯拉机器人Optimus已经具备独立行走、视觉定位、精准施力等能力，目前已经在工厂进行工作测试，进化速度快，并有望快速实现量产。除此之外，国外Figure机器人、波士顿动力机器人，国内优必选机器人、宇树机器人等也在持续提升性能中。随着各类人形机器人性能的不断精进，人形机器人商业化速度正在加快。 图1：特斯拉Optimus高速迭代 资料来源：Harvey科技，雪球，环球网，证券时报e公司，巨丰投顾，机器之心Pro，网易科技报告，MOTO，创业天下官方平台，环球新知视频，西部证券研发中心 中国机器人产业日益蓬勃发展，市场空间广阔。据IFR（国际机器人联合会）统计，中国拥有全球机器人最大的市场，2022年工业机器人销量约占全球市场总额的52.5%。中国机器人销售总额从2017年的64亿美元增长到2021年的142亿美元，CAGR达22.05%， 预计2024年全国机器人产业市场规模可达251亿美元。近年来人形机器人集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术，有望成