传感器-人形机器人创造增量需求，多重感知融合推进具身智能发展

证券分析师：佘闵华 S0670524050001021-50890937sheminhua@cnht.com.cn2025年1月16日 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 核心观点 p人形机器人的传感器主要分为力/力矩传感器、视觉传感器、惯性测量单元和柔性触觉传感器（电子皮肤）四大类别。当前人形机器人传感器的方案尚未收敛，不同厂商的具体传感器配置也不尽相同。传感器在人形机器人上的价值量占比在15%—20%左右，传感器的应用随人形机器人的发展快速迭代，以特斯拉optimus和优必选人形机器人为例，最新一代的产品在传感器配置上均做出了不少变化。 p六维力传感器具有多维测量能力和高精度的特征，六维力传感器一般安装在人形机器人的手腕、脚踝和灵巧手等部位，对人形机器人的运控规划、姿态调整、力度感知等起到重要作用。受制于下游行业应用的不成熟，市场整体规模仍较小，主要用于工业自动化、汽车等行业，下游应用较为受限，但人形机器人的发展让六维力传感器大规模上量成为可能。六维力传感器国际领先企业一般是工业自动化领域特别是传感器领域的龙头企业，包括ATI、SCHUNK、Robotiq、OnRobot等，目前，国内六维力传感器处于头部的企业如宇立仪器、蓝点触控、坤维科技等都不是上市公司，但有多家上市公司布局六维传感器业务，部分公司已与人形机器人企业开展合作，部分企业的产品已经完成向客户送样。 p人形机器人位移姿态的检测的稳定性控制，主要依赖于IMU（惯性测量单元）。全球MEMS惯性传感器市场仍由国际大厂主要占据，2021年MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、IMU市场的前五大厂商均为国际大厂，分别占据各自市场的84%、83%、88%。上市公司中芯动联科陀螺仪产品达到国际领先水平，陀螺仪产品覆盖消费级、战术级、导航级，应用领域包括车辆、飞行器的惯性导航和平台稳定。华依科技的IMU业务已进入大规模量产阶段，明皜传感（苏州固锝持股21.63%）披露，2021年度公司MEMS加速度计全球市占率2.11%，位列MEMS加速度计厂商的全球第七位。 p柔性触觉传感器又称为“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。在人形机器人中，柔性触觉传感器有望率先应用于灵巧手，进行力、温度、纹理等多种类感知，实现精准操作。柔性触觉传感器正处于从实验研发过渡到产业落地阶段，部分头部企业已经处于研发和小批量应用阶段。目前在柔性触觉传感器研发上领先的上市公司包括汉威科技、苏试试验、弘信电子等。 p机器视觉通过模拟人类视觉的功能，对目标物体进行检测、识别、测量和定位等操作。机器人视觉是机器视觉在机器人领域的应用，它是机器人感知环境的一种重要方式。机器视觉的技术路线包括：纯视觉方案、结构光方案、ToF方案、双目立体视觉方案、多目视觉方案、激光雷达方案及全景视觉方案等，在人形机器人领域都有应用的案例或者前景。人形机器人视觉传感器领域，当前并没有占据主流技术路线的解决方案，各企业人形机器人的方案可谓百花齐放，整体来看算法基础强的厂商会采用较为简单的传感器方案，而算法相对薄弱的厂商会选择更为复杂的传感器。 p整体而言，四大类别传感器中，中国企业在IMU、机器视觉领域已经具备一定实力，部分企业产品在性能方面已经处于国际领先水平。六维力传感器方面，国内头部厂商与外资龙头仍存在一定差距。柔性触觉传感器，目前普遍还处于研发阶段，不确定性相对较高，但一旦研发取得突破，有望确立全球范围的领先地位。我们建议重点关注人形机器人各类传感器，包括六维力传感器、IMU，机器视觉和柔性触觉传感器领域处于领先地位的上市公司。 p风险提示：（1）人形机器人量产不达预期；（2）人形机器人传感器技术路线存在不确定风险；（3)核心零部件国产化进程滞后。 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 传感器：价值量比重大，迭代速度快 01 02 力传感器：运控、姿态、力度感知领域发挥关键作用 目录 03 IMU:位置姿态控制的核心传感器 CONTENTS 视觉传感器：实现检测、识别、测量和定位 04 柔性触觉传感器：人形机器人的电子皮肤05 Part 11 传感器：价值量比重大，迭代速度快 传感器：人形机器人感觉器官 p传感器是人形机器人中核心的感知部件，可以类比做人的感觉器官。传感器是能够感应各种非电量(如物理量、化学量、生物量)，且按照一定的规律转换成便于传输和处理的另一种物理量(一般为电量)的测量装置或器件。人形机器人的传感器主要分为力/力矩传感器、视觉传感器、惯性测量单元和柔性触觉传感器（电子皮肤）四大类别。 p人形机器人传感器在实现具身智能方面起到关键作用。一是感知环境信息，包括视觉、触觉、听觉来获取线索用于决策和物理交互；二是实现运动控制与平衡，借助关节和姿态传感器完成复杂动作和保持稳定；三是促进学习与适应，利用传感器数据进行环境和动作的学习优化；四是增强人机交互体验，感知情绪和距离来主动互动。 资料来源：优必选官网，恒泰证券研究所 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 人形机器人传感器价值占比 p当前人形机器人传感器的方案尚未收敛，不同厂商的具体传感器配置也不尽相同。 p关于传感器系统在人形机器人价值量中的占比，根据前瞻产业研究院的数据，感知系统在人形机器人中的价值占比约14.55%。根据我们对特斯拉optimus主要核心零部件的价值测算，当前成本结构下，传感器的价值占比约在19%左右。综合而言，传感器在人形机器人上的价值占比可达15%-20%左右。 传感器应用随人形机器人发展迭代速度快 p特斯拉Optimus Gen2，传感器为最大边际变化，在减重、提速的同时，更加聚焦于控制及运动平衡的稳定性，赋予机器人视、力、触等多种感知能力。 p优必选Walker S1，在视觉、触觉、力觉传感器方面也都实现了明显的提升，让机器人具备更稳定可靠的感知能力。 Part 22 力传感器：运控、姿态、力度感知领域发挥关键作用 力/力矩传感器基本分类 p力/力矩传感器是一种能够将力或力矩的量值转换为电信号的传感器，主要测量各类力/力矩。 p根据测量原理，力/力矩传感器分为应变式、压电式、电容式、光电式等类型。 p力/力矩传感器根据测量力/力矩的维度不同，一般分为一维、三维和六维，六维力传感器：是一种特殊的力传感器，能够同时测量三个正交力和三个正扭矩。这种传感器是维度最高的力觉传感器，能够提供最全面精准的力觉信息。 六维力传感器在人形机器人上的功能和位置 p六维力传感器具有多维测量能力和高精度的特征，在众多领域具有广泛的应用前景，但由于价格高昂，制造难度极高，因此目前应用场景仍较少。 p目前，业内对实现/提升人形机器人柔顺控制的共识，是将六维力传感器安装在人形机器人的手腕、脚踝和灵巧手等部位，让其持续检测人形机器人与环境之间的多维交互力和力矩，并最终在运控规划、姿态调整、力度感知等功能中起到重要作用。 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 六维力传感器市场规模及格局 p受制于下游行业应用的不成熟，市场整体规模仍较小，根据MIR睿工业调查，2023年中国六维力传感器出货量不足万台，2023年中国六维力传感器市场规模为2.35亿元，同比增长14.3%。主要用于工业自动化、汽车等行业，下游应用较为受限，但人形机器人的发展让六维力传感器大规模上量成为可能。 p2023年中国六维力传感器市场格局中，外资占据领先地位，据MIR睿工业数据，排名第一和第三的是ATI和Epson，份额分别达到22.4%和6.4%，国内企业中宇立仪器市场份额12.2%，排名第二，蓝点触控、坤维科技分居第四、第五位。 资料来源：MIR睿工业，恒泰证券研究所 资料来源：MIR睿工业，恒泰证券研究所 资料来源：MIR睿工业，恒泰证券研究所 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 六维力传感器国际及国内龙头企业 p六维力传感器国际领先企业一般是工业自动化领域特别是传感器领域的龙头企业，包括ATI（美国）、SCHUNK（德国）、Robotiq（加拿大）、OnRobot（丹麦）、Sintokogio（日本）WACCH-TECH（日本）、ROBOTOUS（韩国）等。 p国内领先企业包括宇立仪器、坤维科技、蓝点触控、鑫精诚等。 六维力传感器主要指标以及我国与国际领先企业的差距 p六维力传感器的主要性能指标包括精度、准度、串扰指标、满量程、灵敏度、滞迟、分辨率、过载能力、刚度等。 六维力传感器相关上市公司及业务进展 p目前，国内六维力传感器处于头部的企业如宇立仪器、蓝点触控、坤维科技、海伯森、鑫精诚等都不是上市公司，但有多家上市公司布局六维传感器业务，部分公司已与人形机器人企业开展合作，部分企业的产品已经完成向客户送样。 Part 33 IMU:位置姿态控制的核心传感器 IMU：感知人形机器人位置姿态和位移 pIMU（Inertial Measurement Unit），即惯性测量单元，IMU通常集成了加速度计、陀螺仪等传感器，一般由两个及以上惯性测量MEMS芯片及ASIC芯片合封而成，通过检测运动加速度、旋转角速度等参数来来感知物体的运动姿态和位移等信息。 pIMU在人形机器人上的具体功能包括姿态估计与平衡控制、运动控制与轨迹规划、抗扰与地形适应、跌倒检测和传感器融合等方面。 IMU：全球市场格局及上市公司相关业务情况 p根据明皜传感招股说明书（申报稿）中Yole Intelligence的统计数据，2021年度全球MEMS惯性传感器市场仍由国际大厂主要占据，MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、IMU市场的前五大厂商均为国际大厂，分别占据各自市场的84%、83%、88%。 p上市公司中芯动联科陀螺仪产品达到国际领先水平，陀螺仪产品覆盖消费级、战术级、导航级，应用领域包括车辆、飞行器的惯性导航和平台稳定。华依科技的IMU业务已进入大规模量产阶段，2024年上半年高精度惯导业务进展可观，获得了上汽集团旗下智己汽车的IMU定点。 p明皜传感（苏州固锝持股21.63%）在招股说明书（申报稿）中披露，根据YoleIntelligence的统计数据测算，2021年度公司MEMS加速度计全球市占率2.11%，位列MEMS加速度计厂商的全球第七位；在消费电子领域，公司2021年度MEMS加速度计的销量为0.91亿颗，全球市占率8.96%。 Part 44 视觉传感器：机器人视觉实现检测、识别、测量和定位 视觉传感器：从机器视觉到机器人视觉 p机器视觉是一种获取和分析视觉信息的技术。它通过模拟人类视觉的功能，对目标物体进行检测、识别、测量和定位等操作。 p机器人视觉是机器视觉在机器人领域的应用，它是机器人感知环境的一种重要方式。机器人视觉不仅要获取和处理视觉信息，还要将这些信息与机器人的动作相结合，使机器人能够根据视觉反馈来执行任务，如抓取物体、避开障碍物、在复杂环境中导航等。 p机器视觉的技术路线包括：纯视觉方案、结构光方案、ToF方案、双目立体视觉方案、多目视觉方案、激光雷达方案及全景视觉方案等，在人型机器人领域都有应用的的案例或者前景。图表22：机器视觉主要技术方案 视觉传感器：人形机器人视觉方案百花齐放 p人形机器人视觉传感器领域，当前并没有占据主流技术路线的解决方案，各企业人形机器人的方案可谓百花齐放，如特斯拉Optimus，其面部配备Autopilot摄像头及视觉处理算法FSD，其他主流的人形机器人企业则倾向于采用视觉传感器与激光雷达融合、视觉传感器与毫米波雷达融合、视觉传感器与其他传感器融合等方案，整体来看算法基础强的厂商会采用较为简单的传感器方案，而算法相对薄弱的厂商会选择更为复杂的传感器。 视觉传感器重点上市公司及产品应用 Part 55 柔性触觉传感器：人形机器人的电子皮肤 柔性触觉传感器：直接感知环境作用的重要传感器 p柔性触觉传感