机器人行业系列三：传感器-外界互动的必备感知

传感器是机器人与外界感知的桥梁，看好视觉、力觉、触觉三个方向 机器人智能化的提升在于感知能力的提升，传感器是感知层面核心部件。人形机器人主要感知维度来自于力觉、惯性、触觉、视觉、速度/位置这五大方面，我们结合产品壁垒、行业格局、产业进展程度后，认为视觉、力觉、触觉是未来人形机器人传感器领域值得重点关注的三个细分方向。 视觉-机器之“眼”，软硬皆为壁垒，国内厂商差异竞争 3D视觉传感器具有精度高、信息量大、集成度高等多个优势，适用于复杂、精密的识别，更有望成为未来人形机器人的主流方案。1）产业进展尚早：目前主流机器人厂商在视觉方案领域各不相同，尚处于前期阶段，如波士顿动力Atlas、特斯拉Optimus、小米CyberOne、优必选WalkersX选择方案分别为TOF深度相机方案、多目摄像头、深度视觉模组和多目视觉传感器四类不同方案，产业方案尚未形成统一。2）壁垒：3D视觉传感器在软件、硬件均有较高要求。3D视觉传感器的核心指标为深度分辨率、精度等，实现高性能的3D视觉传感器要求对于硬件的芯片设计、软件的算法研发等均提出较高要求。3）格局：海外头部厂商苹果、微软在3D视觉传感器领域技术领先、算法优势强；国内部分厂商通过攻克芯片、关键元器件等环节实现差异竞争，在部分技术指标（如分辨率、精度、功耗等）已经超过海外头部厂商，未来有望打入人形机器人产业链。 力觉-高壁垒、高价值，机器人灵活操作的核心 我们判断人形机器人的手腕、脚踝处需六维力矩传感器、其他关节预计使用关节扭矩传感器。1）产业进展：从特斯拉AI day的技术路线来看，末端执行机构对于精度要求更高，预计使用六维力矩传感器；其他关节对于里的感知相对简单，预计单维力矩传感器即可满足要求；2）壁垒高：维度越多的力矩传感器生产壁垒越高，六维力矩传感器的壁垒在于核心材料应变片的质量、生产工艺、检测设备等环节；3）价值量大：由于六维力矩传感器较高的人工成本、材料成本，目前单个产品价值量较高，根据ATI官网，该公司六维力矩传感器的价格在4000-8000美元之间；4）格局：海外厂商性能优异，先发优势强。六维力矩传感器海外龙头为ATI厂商，技术水平领先，而国内多数厂商尚未形成大规模收入，部分国产厂商在多维力矩传感器领域进展顺利，后续有望进入人形机器人产业链。 触觉-机器之“肤”，实现精细交互 电子皮肤是机器人触觉实现精细交互的关键技术，视觉+触觉的方案技术指标更优、有望成为未来的主流方案。1）产业进展：23年12月特斯拉OptimusGen2实现抓鸡蛋动作，国内厂商帕西尼新一代灵巧手具有近1千个触觉传感器，大大提升操作精度；从技术路径来看，帕西尼的触觉结合视觉的方案技术指标更优、成本更低，有望成为未来触觉的主流方案。2）壁垒：电子皮肤的壁垒主要在材料和算法；电子皮肤敏感材料制造难度大、生产成本高；从软件来看，算法对于传感器的处理结果精确度起到重要意义，软硬件缺一不可。3）格局：目前行业头部厂商主要以外国品牌为主，国内部分厂商技术相对领先。 投资建议 我们看好人形机器人产业逐渐落地后带来传感器需求提升，相关产业链标的有望受益。风险提示 人形机器人商业化落地不及预期、机器人传感器技术路线发生变化。 内容目录 一、传感器：机器人感知世界的桥梁................................................................5 1.1机器人的智能化在于感知层能力提升........................................................51.2力觉、视觉、触觉传感器为重点关注方向....................................................5 2.1机器人的主流方案为3D视觉，打开视觉传感器新空间.........................................62.2机器人3D视觉方案较多，奥比中光是国内3D视觉头部厂商....................................62.3海外头部厂商地位领先，国产逐渐打开市场..................................................8 3.1力控在人形机器人担任什么角色？..........................................................83.2人形机器人的不同关节需要哪类力矩传感器？................................................93.3如何看待力矩传感器的壁垒？.............................................................123.4价格&成本：高端力矩传感器价格高，成本来自于人工成本+材料成本...........................143.5国内厂商仍处前期发展阶段，人形机器人有望打开力矩传感器增量空间.........................15 图表目录 图表1：具身智能机器人的核心在于感知层、认知层.................................................5图表2：机器人用传感器分类.....................................................................5图表3：人形机器人传感器的主要类型.............................................................5图表4：机器人视觉感知由芯片、算法、传感器影响.................................................6图表5：机器人视觉感知向3D化发展..............................................................6 图表6：2025年全球3D视觉感知市场规模将达150亿美元............................................6图表7：主流机器视觉传感方式...................................................................7图表8：主流传感器的感知方式...................................................................7图表9：主流人形机器人厂商视觉传感方案.........................................................7图表10：主流厂商短距离3D视觉传感器性能对比...................................................8图表11：主流厂商长距离3D视觉传感器性能对比...................................................8图表12：主流视觉传感器厂商梳理................................................................8图表13：运动控制系统包括控制器、驱动、执行器、运动反馈单元....................................9图表14：力控是实现曲面打磨等高精操作的重要技术................................................9图表15：机械化工作和仿人化控制的区别..........................................................9图表16：人型机器人力矩传感器应用场景.........................................................10图表17：常见无耦合型传感器结构框图...........................................................10图表18：力传感器不同检测方法优缺点对比.......................................................10图表19：硅/箔电阻应变式传感器具有更强的综合性能..............................................11图表20：一维、三维、六维传感器作用示意图.....................................................12图表21：ATI六轴力矩传感器的内部结构..........................................................12图表22：应变片需要安装在弹性体上来感受力的变化...............................................12图表23：应变片的生产工艺.....................................................................13图表24：应变片的性能对比.....................................................................13图表25：应变片贴合弹性体工艺要求高...........................................................13图表26：海外各个国家六维力矩传感器标定设备...................................................14图表27：六维力矩传感器标定样本点数量超过50万个..............................................14图表28：海外龙头厂商单个应变片的价格高达180元/个............................................14图表29：某六维力矩传感器上需要32个应变片....................................................14图表30：ATI不同系列六维力矩传感器的价格......................................................15图表31：中国六维力矩传感器市场集中度高.......................................................15图表32：六维力矩传感器国产占比逐渐上升.......................................................15图表33：力矩传感器代表厂商梳理...............................................................16图表34：电子皮肤能感知压力、剪切力、接触力等多种类型力.......................................16图表35：电子皮肤主要分为基底层、导电层、传感层...............................................17图表36：传统的主要触觉传感器类型优缺点介绍...................................................17图表37：帕西尼的Dex13多维触觉灵巧手结合了视觉和触觉.......................................