MEMSIMU或为人形机器人实现两足运动平衡的最佳方案

人形机器人系列报告（二）领先大市-A(维持)MEMSIMU或为人形机器人实现两足运动平衡的最佳方案 机械 2024年4月9日 行业研究/行业专题报告 投资要点： IMU是辅助人形机器人实现双足运动最为可行的解决方案。惯性传感器是人形机器人本体感觉传感器的重要组成部分，也是辅助人形机器人修正预定步行模式的重要方案，对于防止人形机器人跌倒以及产生动态稳定的步行运动有重要意义。相较于光学/机器视觉进行动作捕捉、被动外骨骼和手动引导等技术路线，惯性测量单元（IMU）能够有效规避障碍物遮挡问题和复杂运动的执行问题，是辅助人形机器人实现双足运动的解决方案中可行性最高的。 资料来源：最闻 MEMSIMU或为人形机器人实现两足运动平衡的首选技术方案。基于类人化的设计考虑，人形机器人相比工业机器人重量更轻、体积更小、应用场景更广泛，其对减重降本有着更为明确的诉求；基于人形机器人产业化应用的最终诉求，参考市场竞争日趋激烈的汽车行业，我们认为人形机器人批量制造最终也会走向平台化、模组化，其对集成化的诉求预期也会提升。在此背景下MEMSIMU或为最佳的技术解决方案，原因是：①MEMS技术在低成本、小体积、易于批量化生产上有与生俱来的优势；②IMU产品形态具有尺寸小、功耗低、高集成化等优势。 相关报告： 【山证机械】AI超预期助力产业落地，核心零部件配套星辰大海-人形机器人系列报告一2024.3.12 MEMSIMU已在两足人形机器人技术方案中有较为广泛的应用，并承担导航、测量、稳控等功能。惯性感知能力对于人形机器人完成两足运动功能具有重要意义，并且大多数两足人形机器人厂商/研究机构明确采用了MEMSIMU技术方案，如本田、波士顿动力、PALRobotics、优必选、小米、傅利叶等。MEMSIMU可以承担两足人形机器人的导航、测量、稳控等功能。 【山证3C设备】【山证机械】3C设备产业链专题报告：掘金千亿级市场，折叠屏 、 钛 合 金 兼 具 规 模 与 高α属 性2024.1.19 人形机器人用MEMSIMU空间广阔，且国产替代空间较大。①惯性测量单元（IMU）在人形机器人领域有较大的应用空间，通过测算，我们预计到2035年全球及中国人形机器人用MEMSIMU市场规模将分别接近36、9亿美元。②从MEMS惯性传感器的市场格局来看，国际厂商如Honeywell、ADI、BOSCH等长期占据市场主要份额，相较国产厂商领先优势更加明确；从人形机器人的发展历程来看，国外研究机构及相关厂商在人形机器人的开发上较国内起步更早。按此推断，人形机器人用IMU此前应主要由国际厂商供应，预计人形机器人浪潮爆发会为国产替代创造更大机会。③AI大模型入局加速人形机器人产业化进程，国产厂商有望发挥高效、高性价比等优势从而加速国产替代。考虑到目前尚未有国产惯性传感厂商称已在人形机器人领域实现批量应用，建议关注在汽车自动驾驶领域进展更快的中游模组、下 分析师： 叶中正执业登记编码：S0760522010001电话：邮箱：yezhongzheng@sxzq.com徐风执业登记编码：S0760519110003邮箱：xufeng@sxzq.com研究助理： 游系统厂商以及具有自主研发设计能力的上游器件厂商。 冯瑞邮箱：fengrui@sxzq.com 风险提示：人形机器人产业化不及预期的风险；人形机器人技术方案仍存在不确定性的风险；人形机器人下游应用拓展不及预期的风险；MEMS技术升级或迭代失败的风险。 目录 1.IMU是辅助人形机器人实现双足运动最为可行的解决方案.......................................................................................6 2.MEMSIMU或为人形机器人实现两足运动平衡的首选技术方案.............................................................................9 2.1MEMS技术发展加速减重降本，为人形机器人惯性器件应用奠定基础.............................................................92.2IMU高集成化等优势显著，有利于人形机器人批量应用及性能优化................................................................11 3.在现有两足人形机器人方案中，MEMSIMU已有较为广泛的应用......................................................................14 4.1人形机器人用IMU空间广阔，全球及中国市场或将接近36、9亿美元.........................................................184.2国际厂商在人形机器人用IMU上有领先优势，国产厂商有望加速替代.........................................................214.2.1MEMS技术快速发展带来行业玩家数量显著增加，国产替代成为可能....................................................214.2.2当前MEMS惯性传感器仍被进口品牌垄断，国产替代空间较大..............................................................234.3AI入局加速产业化进程，MEMSIMU及相关业务国内公司或将受益..............................................................25 5.风险提示.........................................................................................................................................................................27 6.附录：惯性传感核心器件基本情况概述.....................................................................................................................28 6.1陀螺仪：MEMS技术日趋成熟，预期将逐步替代激光/光纤陀螺.....................................................................286.2加速度计：MEMS领域最为成熟的器件之一，市场份额有望持续扩大..........................................................316.3磁力计：MEMS技术进步背景下趋于小型化，应用场景进一步扩展..............................................................336.4IMU：MEMSIMU性能持续提升，逐步渗透至光学IMU的优势领域.............................................................36 图表目录 图1：MEMS和传感器发展推动人形机器人技术变革..................................................................................................6图2：基于ZMP的人形机器人行走示意........................................................................................................................7图3：人形机器人运动学结构示意...................................................................................................................................8图4：全球MEMS惯性传感器市场结构（%）...........................................................................................................13 图5：中国MEMS惯性传感器市场结构（%）...........................................................................................................13图6：霍尼韦尔MEMSIMU性能显著提升并逐渐对标光学IMU............................................................................14图7：陀螺仪技术演进路径.............................................................................................................................................28图8：陀螺仪基本分类概述.............................................................................................................................................29图9：陀螺仪应用情况概述.............................................................................................................................................29图10：MEMS/集成光学微机械陀螺仪将逐步占据绝大部分市场.............................................................................30图11：加速度计基本分类概述.......................................................................................................................................31图12：微加速度计分类情况概述...................................................................................................................................31图13：各类型微加速度计原理及结构...........................................................................................................................32图14