傳感器行業(yè)深度研究：人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)系列報(bào)告（二）

中泰證券研究所 專業(yè)｜領(lǐng)先｜深度｜誠(chéng)信｜證券研究報(bào)告｜人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)系列報(bào)告（二）——傳感器行業(yè)深度研究2023.12.31馮勝中泰中游制造負(fù)責(zé)人&先進(jìn)產(chǎn)業(yè)研究首席執(zhí)業(yè)證書編號(hào)：S0740519050004曹森元中泰先進(jìn)產(chǎn)業(yè)研究組研究助理1免責(zé)申明：本內(nèi)容非原報(bào)告內(nèi)容;報(bào)告來源互聯(lián)網(wǎng)公開數(shù)據(jù)；如侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系客服微信，第一時(shí)間清理；報(bào)告僅限社群個(gè)人學(xué)習(xí)，如需它用請(qǐng)聯(lián)系版權(quán)方；如有其他疑問請(qǐng)聯(lián)系微信行業(yè)報(bào)告資源群進(jìn)群福利：進(jìn)群即領(lǐng)萬(wàn)份行業(yè)研究、管理方案及其他學(xué)習(xí)資源，直接打包下載每日分享：6份行研精選報(bào)告、3個(gè)行業(yè)主題報(bào)告查找：群里直接咨詢，免費(fèi)協(xié)助查找嚴(yán)禁廣告：僅限行業(yè)報(bào)告交流，禁止一切無(wú)關(guān)信息微信掃碼，長(zhǎng)期有效知識(shí)星球行業(yè)與管理資源專業(yè)知識(shí)社群：每月分享8000+份行業(yè)研究報(bào)告、商業(yè)計(jì)劃、市場(chǎng)研究、企業(yè)運(yùn)營(yíng)及咨詢管理方案等，涵蓋科技、金融、教育、互聯(lián)網(wǎng)、房地產(chǎn)、生物制藥、醫(yī)療健康等；已成為投資、產(chǎn)業(yè)研究、企業(yè)運(yùn)營(yíng)、價(jià)值傳播等工作助手。微信掃碼，行研無(wú)憂核心觀點(diǎn)核心觀點(diǎn)傳感器是人形機(jī)器人感知層的關(guān)鍵，基于MEMS工藝的力控、觸覺、慣性傳感器有望充分受益。1）人形機(jī)器人將更重視感知層和交互層，傳感器的重要性凸顯。在智能機(jī)器人中，傳感器用量大，成本占比高，特斯拉optimus機(jī)器人上各類傳感器成本占比接近30%。2）人形機(jī)器人即將迎來快速發(fā)展階段，傳感器將在此過程中充分受益；其中力控、觸覺、慣性三類傳感器的成本較高，且國(guó)內(nèi)外在高端產(chǎn)品的技術(shù)水平上仍存在較大差距。MEMS傳感器由于其高集成性、小體積、規(guī)?；a(chǎn)成本低等諸多優(yōu)勢(shì)，是應(yīng)用于機(jī)器人傳感器的上佳解決方案之一。六維力傳感器是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的優(yōu)選方案，技術(shù)壁壘較高，我國(guó)正快速追趕世界先進(jìn)水平。1）力/力矩傳感器是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)力感知的重要途徑。人形機(jī)器人通過主動(dòng)力控實(shí)現(xiàn)“觸覺”感知，以力傳感器為主的力控是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的優(yōu)選。而六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器，能給出最為全面精準(zhǔn)的力覺信息。2）MEMS有望加速替代金屬箔片式力傳感器。從技術(shù)路線看，當(dāng)前六維力以金屬箔片式為主，但這類產(chǎn)品存在在人工成本高，效率低等缺陷，相比之下，硅基MEMS式成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)，未來有望成為主流。3）海外先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，國(guó)內(nèi)企業(yè)快速追趕。目前ATI等海外企業(yè)主導(dǎo)全球市場(chǎng)，我國(guó)的六維力傳感器行業(yè)起步較晚；受制于維間耦合和標(biāo)定檢測(cè)等技術(shù)壁壘，目前仍處于產(chǎn)業(yè)早期，2022年市場(chǎng)規(guī)模僅約2.4億元。以坤維科技、藍(lán)點(diǎn)觸控、南寧宇立等為代表的民族品牌正快速實(shí)現(xiàn)六維力傳感器的國(guó)產(chǎn)化和高端化；其中，坤維科技已成功自主研發(fā)量產(chǎn)準(zhǔn)度高于0.5%的六維力傳感器，目前在國(guó)內(nèi)市占率超50%。2核心觀點(diǎn)柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步強(qiáng)化機(jī)器人感知能力，目前處于產(chǎn)業(yè)化早期，成長(zhǎng)空間廣闊。1）柔性觸覺傳感器有望升級(jí)機(jī)器人感知能力。柔性觸覺傳感器相比傳統(tǒng)的剛性傳感器，具備可彎折、延展性等特質(zhì)，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、消費(fèi)電子、工業(yè)等領(lǐng)域。人形機(jī)器人所需的“電子皮膚”即使用柔性材料制備而成的陣列式觸覺傳感器，有望使機(jī)器人具備多物理量（溫度、力、粗糙度等）感知能力，幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)精細(xì)操作。根據(jù)其感應(yīng)原理，主要可分為壓電式、壓阻式、電容式觸覺傳感器。2）預(yù)計(jì)2028年全球柔性傳感器市場(chǎng)空間超500億元，國(guó)內(nèi)增速有望大幅高于海外。根據(jù)漢威科技微信公眾號(hào)，2021-2028年全球柔性傳感器市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)6.8%，預(yù)計(jì)2028年可達(dá)84.7億美元；國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，2022年中國(guó)柔性傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為21.12億元，2017-2022年CAGR超過23%，其中消費(fèi)電子、醫(yī)療為主要需求來源。3）海外龍頭占據(jù)優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)加速追趕。隨著MEMS技術(shù)、電子印刷工藝、3D打印技術(shù)等加工工藝的升級(jí)，“電子皮膚”有望向高密度、高靈敏、快響應(yīng)、多功能、高集成的方向發(fā)展。競(jìng)爭(zhēng)格局方面，Novasentis、Tekscan、JDI等海外企業(yè)市占率仍然居于前位，根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，全球前八大柔性觸覺傳感器企業(yè)2022年占據(jù)57.1%的市場(chǎng)份額，市場(chǎng)集中度較高；國(guó)內(nèi)企業(yè)中，能斯達(dá)（漢威科技子公司）、帕西尼傳感、力感科技等諸多公司均有柔性傳感器生產(chǎn)布局，但均處于早期；人形機(jī)器人的需求驅(qū)動(dòng)有望加速國(guó)產(chǎn)品牌技術(shù)進(jìn)階。慣性傳感器助力人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、導(dǎo)航定位，高性能傳感器的國(guó)產(chǎn)替代空間巨大1）MEMS慣性傳感器具備體積小、功耗低、集成能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在人形機(jī)器人領(lǐng)域適用性較高。利用IMU（慣性測(cè)量單元）能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量機(jī)器人的角速度和加速度，從而幫助機(jī)器人維持穩(wěn)定的姿態(tài)和平衡，結(jié)合GPS或衛(wèi)星定位，可實(shí)現(xiàn)精確的導(dǎo)航和定位。按照精度由高到低，慣性傳感器分為戰(zhàn)略級(jí)、導(dǎo)航級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)和消費(fèi)級(jí)，預(yù)計(jì)人形機(jī)器人所使用的IMU與L3級(jí)別智能駕駛精度要求接近，通常適配戰(zhàn)術(shù)級(jí)及精度接近戰(zhàn)術(shù)級(jí)的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品。3核心觀點(diǎn)2）2021年全球MEMS慣性傳感器市場(chǎng)規(guī)模約35億美元，預(yù)計(jì)將維持8-10%的年化增速。其中，高性能MEMS慣性傳感器（除消費(fèi)級(jí)外的MEMS慣性傳感器）約占整體的20%。我們預(yù)計(jì)高性能慣性傳感器受益于智能駕駛、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等下游高速發(fā)展，增速應(yīng)高于整體行業(yè)水平。3）MEMS慣性傳感器競(jìng)爭(zhēng)格局分析。2021年全球MEMS慣性傳感器CR5達(dá)到85%以上。海外頭部廠商博世、霍尼韋爾等多采用IDM模式；芯動(dòng)聯(lián)科等國(guó)內(nèi)生產(chǎn)商多采用Fabless模式。未來部分國(guó)內(nèi)消費(fèi)級(jí)MEMS慣性傳感器廠商有望切入高性能領(lǐng)域，加速高性能MEMS慣性傳感器國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。人形機(jī)器人傳感器市場(chǎng)規(guī)模敏感性測(cè)算：六維力/柔性/慣性傳感器對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間約為103/103/62億元1）假設(shè)條件：機(jī)器人產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，六維力傳感器和高性能MEMS慣性傳感器、柔性觸覺傳感器的價(jià)格仍然較高。隨著下游高精度力控、慣性應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)充，特別是即將爆發(fā)的人形機(jī)器人所帶來的需求，上述類型傳感器或?qū)⒂瓉硪?guī)?；瘧?yīng)用和量產(chǎn)機(jī)遇，成本有望大幅降低并實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng)。2）結(jié)論：中性假設(shè)下，預(yù)計(jì)人形機(jī)器人帶動(dòng)主要三類傳感器需求量2030年有望達(dá)到268億元。根據(jù)我們測(cè)算，保守/中性/樂觀情況下，2030年人形機(jī)器人產(chǎn)量有望達(dá)到約72萬(wàn)/103萬(wàn)/146萬(wàn)臺(tái)，屆時(shí)六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模分別約為72/103/146億元；柔性觸覺傳感器市場(chǎng)規(guī)模分別約為72/103/146億元；IMU的市場(chǎng)規(guī)模分別約為43/62/87億元。3）建議關(guān)注：力傳感器標(biāo)的柯力傳感、中航電測(cè);柔性觸覺傳感器標(biāo)的漢威科技；慣性傳感器標(biāo)的芯動(dòng)聯(lián)科、華依科技風(fēng)險(xiǎn)提示：人工智能&大模型技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期、人形機(jī)器人商業(yè)化進(jìn)程不及預(yù)期、行業(yè)規(guī)模測(cè)算偏差風(fēng)險(xiǎn)、研報(bào)使用的信息存在更新不及時(shí)風(fēng)險(xiǎn)等。4目錄CONTENTS

1 力、觸覺、慣性傳感器是人形機(jī)器人感知層的關(guān)鍵部件2 多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解3 柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升級(jí)機(jī)器人感知能力4 慣性傳感器助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、導(dǎo)航定位5 相關(guān)標(biāo)的：海外龍頭優(yōu)勢(shì)明顯，國(guó)內(nèi)企業(yè)迎頭追趕6 投資建議5目錄1 力、觸覺、慣性傳感器是人形CCONTCONTENT 機(jī)器人感知層的關(guān)鍵部件S 中ENTS泰證券研究所專業(yè)｜領(lǐng)先｜深度｜誠(chéng) 信6力、觸覺、慣性傳感器是人形機(jī)器人感知層的關(guān)鍵部件1.1傳感器是人形機(jī)器人感知層的關(guān)鍵人形機(jī)器人的具身智能更重視感知層和交互層。人形機(jī)器人強(qiáng)調(diào)具身智能，即能夠感知并理解周邊環(huán)境，通過自主學(xué)習(xí)完成任務(wù)的智能體。傳感器及軟件是具身智能的關(guān)鍵，感知層和認(rèn)知層是機(jī)器人向具身智能機(jī)器人邁進(jìn)的門檻，機(jī)器視覺和多態(tài)語(yǔ)言大模型的快速迭代有望大幅提升機(jī)器人的感知能力和認(rèn)知能力。傳感器是“感知”的核心，其質(zhì)量和技術(shù)水平將直接影響到機(jī)器人的性能和穩(wěn)定性。機(jī)器人傳感器可以根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同，分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。部傳感器用來感知機(jī)器人自身的狀態(tài)，如速度、位置等；外部傳感器用來感知機(jī)器人周邊環(huán)境情況，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、壓力、溫度、濕度、距離等。特斯拉人形機(jī)器人上傳感器的成本占比接近30%。在一個(gè)機(jī)器人中，傳感器的用量是巨大的，除攝像頭（圖像傳感器）、雷達(dá)（激光、毫米波、超聲波）、六維力矩傳感器、編碼器、觸覺傳感器外，還有位置、速度、加速度、平衡、力覺、觸覺、視覺、聽覺、接近覺、距離、嗅覺等等10多種傳感器應(yīng)用于人形機(jī)器人中。由傳感器專家網(wǎng)數(shù)據(jù)，特斯拉optimus機(jī)器人上各類傳感器成本占比接近30%。圖表1：與人相對(duì)應(yīng)的傳感器系統(tǒng) 圖表2：機(jī)器人的常用傳感器來源：傳感器專家網(wǎng)，中泰證券研究所來源：傳感器專家網(wǎng)，中泰證券研究所7力、觸覺、慣性傳感器是人形機(jī)器人感知層的關(guān)鍵部件1.2力、柔性觸覺、慣性傳感器壁壘高，價(jià)值量大，國(guó)內(nèi)廠商蓄勢(shì)待發(fā)力矩傳感器是機(jī)械臂感知力度的重要部件，應(yīng)用前景廣闊。按照測(cè)量維度，力矩傳感器可分為一至六維力矩傳感器，人形機(jī)器人中，靈巧手或?qū)⑹褂梦⑿蛪毫鞲衅骰蛭⑿土S力傳感器，對(duì)柔順控制要求高的手腕和腳踝或?qū)⑹褂昧S力矩傳感器，而身體的其他關(guān)節(jié)將使用關(guān)節(jié)扭矩傳感器。根據(jù)高工機(jī)器人的數(shù)據(jù)，以模擬關(guān)節(jié)及肢體末端觸感的力傳感器為例，其在人形機(jī)器人成本中占比約為15%。六維力傳感器研發(fā)和制造工藝難度高，國(guó)內(nèi)已具備量產(chǎn)能力，降本空間有望打開。柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步提升機(jī)器人感知能力。觸覺傳感器可以為機(jī)器人感知提供壓力、溫度、等信息，進(jìn)一步提升機(jī)器人的感知能力；而電子皮膚則是由點(diǎn)狀的觸覺傳感器組合構(gòu)成，多被排列成矩陣。由于電子皮膚具備高柔韌性、拓展性、高彈性等特點(diǎn)，因此又稱柔性觸覺傳感器。目前國(guó)內(nèi)公司已具備柔性傳感器的生產(chǎn)能力，但由于加工工藝難、成本高等問題，尚無(wú)法批量化應(yīng)用在機(jī)器人方案中。慣性傳感器有望成為機(jī)器人標(biāo)配。慣性傳感器又稱慣性測(cè)量單元（IMU：InertialMeasurementUnit）在機(jī)器人上可以與攝像頭、力傳感器等多傳感器數(shù)據(jù)融合，以達(dá)到維持身體平衡，預(yù)測(cè)速度和軌跡并進(jìn)行定位導(dǎo)航等功能，在四足機(jī)器人、人形機(jī)器人上均有望標(biāo)配。慣性傳感器技術(shù)壁壘高，目前單個(gè)高精度IMU售價(jià)約為幾千元至萬(wàn)元，價(jià)值量較高，國(guó)內(nèi)已有公司掌握核心技術(shù)并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。圖表3：國(guó)內(nèi)外主要機(jī)器人傳感器使用的傳感器類型機(jī)器人名稱傳感器模塊ATLAS（美國(guó)）激光雷達(dá)、力、力矩、陀螺儀、加速度計(jì)等ASIMO（日本）激光、紅外、超聲波、壓力傳感器等WABIAN-2R(日本）六維力、位置、慣性、圖像傳感器等Pepper（日本）力/力矩、陀螺儀、加速度計(jì)、紅外、激光傳感器等優(yōu)必選WALKER（中國(guó)）六維力\力矩、超聲波、高精度慣導(dǎo)傳感器等8來源：Forceinstitute，優(yōu)必選，軟銀，中泰證券研究所整理力、觸覺、慣性傳感器是人形機(jī)器人感知層的關(guān)鍵部件1.3MEMS技術(shù)有望廣泛應(yīng)用于各類傳感器MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystem）微電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)被廣泛用于IMU及傳感器的制造過程中。MEMS可利用大規(guī)模集成電路制造技術(shù)和微加工技術(shù)，把微傳感器、微執(zhí)行器、微結(jié)構(gòu)、信號(hào)處理與控制電路、電源以及通信接口等集成在一片或者多片芯片上。?MEMS傳感器在人形機(jī)器人的適應(yīng)性較高。通過MEMS技術(shù)制成的傳感器具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和智能化等優(yōu)點(diǎn)。隨著機(jī)器人感知功能的提升，所需求的傳感器數(shù)量勢(shì)必增加，對(duì)于小體積、輕重量、低成本的訴求十分強(qiáng)烈。?MEMS技術(shù)助力傳感器實(shí)現(xiàn)高度集成化。通過MEMS技術(shù)，可以在同一襯底上集成多種敏感元件，使其能同時(shí)檢測(cè)多種物理量并能輸出多個(gè)信號(hào)，提高M(jìn)EMS芯片的集成度。圖表4：MEMS傳感器工作原理 圖表5：2021年MEMS行業(yè)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來源：芯動(dòng)聯(lián)科招股書，中泰證券研究所 來源：YoleInterlligence，明皜傳感招股書，中泰證券研究所9力、觸覺、慣性傳感器是人形機(jī)器人感知層的關(guān)鍵部件1.4MEMS市場(chǎng)處于高速增長(zhǎng)過程中全球MEMS市場(chǎng)CAGR平均在8-9%。跟據(jù)YoleIntelligence數(shù)據(jù)，MEMS的全球銷售量從2018年的201.68億顆增加至2021年的303.59億顆，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到487.08億顆，2021-2027年CAGR達(dá)8.20%。MEMS的全球市場(chǎng)規(guī)模從2018年的99.94億美元增加至2021年的135.95億美元，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到222.53億美元，2021-2027年CAGR達(dá)8.56%。國(guó)內(nèi)MEMS市場(chǎng)增速高于全球平均增速。受益于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、人工智能等戰(zhàn)略的實(shí)施，加之各級(jí)政府加速推動(dòng)智慧城市建設(shè)、智能制造、智慧醫(yī)療發(fā)展，MEMS市場(chǎng)海內(nèi)外呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院整理；2018-2022年中國(guó)MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模CAGR為14.82%，近年增速仍在持續(xù)提升，2022年中國(guó)MEMS市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1008億元，同比增長(zhǎng)20.29%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)增速顯著高于海外市場(chǎng)。圖表6：MEMS全球市場(chǎng)規(guī)模圖表7：中國(guó)MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)市場(chǎng)規(guī)模（億美元）2501200市場(chǎng)規(guī)模（億元）20010001508006001004005020000年2018年2019年2020年2021年20222023E年2018年2019年2020年20212022E2023E2024E2025E2026E2027E來源：明皜傳感招股書，yoleintellengce，中泰證券研究所來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院，中泰證券研究所10目錄2 多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)CCONTCONTENT 力控的最優(yōu)解S 中ENTS泰證券研究所專業(yè)｜領(lǐng)先｜深度｜誠(chéng) 信11多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.1機(jī)器人通過力控制系統(tǒng)獲得“觸覺”力控制系統(tǒng)給予機(jī)器人以“觸覺”。對(duì)應(yīng)于人的觸覺，機(jī)器人的觸覺傳感系統(tǒng)就是一種可以通過接觸來測(cè)量物體給定屬性的裝置或系統(tǒng)。一般來說，機(jī)器人的觸覺感知與在預(yù)定區(qū)域內(nèi)的力的測(cè)量有關(guān)。為了改進(jìn)機(jī)器人的應(yīng)用效果，也應(yīng)當(dāng)為機(jī)器人配備先進(jìn)的觸覺感知系統(tǒng)，以使其能夠感知周圍環(huán)境，遠(yuǎn)離潛在的破壞性影響，并為后續(xù)任務(wù)（如手部操作）提供有效信息。以力傳感器為核心的力/位控制是機(jī)器人主要控制方式之一。力控制一般泛指機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域中，利用力傳感器作為反饋裝置，將力反饋信號(hào)與位置控制（或速度控制）輸入信號(hào)相結(jié)合，通過相關(guān)的力/位混合算法，實(shí)現(xiàn)的力/位混合控制技術(shù)。也稱力/位混合控制技術(shù)，簡(jiǎn)稱力控制。圖表8：埃斯頓一體化打磨方案 圖表9：iGrinder智能浮動(dòng)磨頭（獨(dú)立力控系統(tǒng)）來源：ESTUN，中泰證券研究所 來源：《宇立儀器：機(jī)器人智能力控打磨方法及案例展示》，中泰證券研究所12多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.1.1機(jī)器人力控方式不斷演進(jìn)-從位置控制到力/位混合控制傳統(tǒng)位置控制引起的瞬間過載易損害機(jī)器人。位置控制下，機(jī)器人嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)定的位置軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。若機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中遭遇到了障礙物的阻攔，導(dǎo)致位置追蹤誤差變大，此時(shí)機(jī)器人會(huì)努力地“出力”去追蹤預(yù)設(shè)軌跡，最終導(dǎo)致了機(jī)器人與障礙物之間產(chǎn)生巨大的內(nèi)力，從而傷害零件或機(jī)器人。柔順控制提高機(jī)器人在復(fù)雜場(chǎng)景下對(duì)接觸環(huán)境順從的能力。傳統(tǒng)的位置控制技術(shù)無(wú)法滿足柔性裝配或不均勻復(fù)雜曲面打磨等任務(wù)的需求。由于空間不一致性造成的位置偏差可能引發(fā)系統(tǒng)超載和損壞，因此必須引入力矩/力控制作為輸出或反饋，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的控制，提高機(jī)器人對(duì)外界環(huán)境中的力的順從或控制能力就是提高機(jī)器人的柔順性。機(jī)器人的柔順性來自對(duì)位置和力的綜合控制。柔順控制分為被動(dòng)柔順和主動(dòng)柔順，被動(dòng)柔順是對(duì)外部作用力的順從，而主動(dòng)柔順是對(duì)外部作用力的控制，從而解決與外界環(huán)境的交互問題。圖表10：柔順控制的分類 圖表11：機(jī)械臂打磨物料來源："RobotforSandingandPolishing:OurFullGuide"‘，中泰證券研究所13來源：小牛機(jī)器人，中泰證券研究所多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.1.2力傳感器是精準(zhǔn)直接力控最佳解決方案? 直接力控通過不同的力反饋方式實(shí)現(xiàn)，其中使用多維力矩/力傳感器是最佳方案。電流環(huán)：通過電流反饋和辨識(shí)的動(dòng)力學(xué)模型估計(jì)外力，適用于直驅(qū)電機(jī)或者帶小減速比的應(yīng)用場(chǎng)景，如小型阻抗控制的人機(jī)交互的機(jī)械臂和小型四足等。對(duì)于大減速比的機(jī)器人，其關(guān)節(jié)back-drive的摩擦力巨大，電機(jī)電流不足以精確估計(jì)末端執(zhí)行器上收到的外力。優(yōu)勢(shì)是無(wú)需額外的傳感器，缺點(diǎn)是受摩擦力影響導(dǎo)致的力控精度差，適用場(chǎng)景有限。彈性體——抗外界沖擊性能強(qiáng):SEA（串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器）用彈性的形變和高精度的位置傳感器來間接地測(cè)量力距的大小，往往適用于人型機(jī)器人集成度較高和驅(qū)動(dòng)器輸出力矩要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合。力傳感器：通過在機(jī)械臂末端加裝一個(gè)力傳感器來實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于一維力傳感器，六維力傳感器的力控維度更多，能夠測(cè)量物體在三維空間內(nèi)所有受力情況，可測(cè)量在任何方向、任何軸上的應(yīng)用負(fù)載，并能承受額定測(cè)量范圍5到20倍的過載，精度甚至可達(dá)0.01N，相應(yīng)的價(jià)格也更貴。典型應(yīng)用案例包括KUKALBRiiwa機(jī)械手等機(jī)械臂及特斯拉Optimus人形機(jī)器人。圖表12：力傳感器的應(yīng)用 圖表13：三種力反饋方式對(duì)比來源：鑫精誠(chéng)，中泰證券研究所來源：《DesignofaHighlyDynamicHumanoidRobot》，中泰證券研究所14多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.2六維力傳感器結(jié)構(gòu)分類-應(yīng)變片為主，MEMS技術(shù)有望成為主流六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器，它能給出最為全面精準(zhǔn)的力覺信息。六維力傳感器，又叫六維力/力矩傳感器、六軸力傳感器、F/T傳感器，是基于應(yīng)變?cè)淼母咝阅芰W(xué)傳感器，可實(shí)時(shí)測(cè)量XYZ三個(gè)方向所受到的力和力矩。六維力傳感器一般分成上臺(tái)（或內(nèi)圈）、下臺(tái)（或外圈）、測(cè)力梁和應(yīng)變計(jì)。當(dāng)上臺(tái)（或內(nèi)圈）和下臺(tái)（或外圈）有相對(duì)受力時(shí)，測(cè)力梁產(chǎn)生與外力大小成比例的應(yīng)變，應(yīng)變計(jì)將該應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。目前市場(chǎng)應(yīng)用的六維力/力矩傳感器大部分是基于應(yīng)變式的測(cè)量。根據(jù)其傳感元件的不同，六維力/力矩傳感器主要分為:應(yīng)變片式、光學(xué)式以及壓電/電容式。應(yīng)變片式是市場(chǎng)主流，基于壓電、電容和光學(xué)等原理測(cè)量的傳感器有一定的理論研究和實(shí)驗(yàn)，下游尚未得到廣泛應(yīng)用。圖表14：六維力傳感器測(cè)量原理 圖表15：六維力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖來源：俊德科技，中泰證券研究所來源：俊德科技，中泰證券研究所15多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.2.1六維力傳感器結(jié)構(gòu)分類-應(yīng)變片為主，MEMS技術(shù)有望成為主流應(yīng)變片是電阻應(yīng)變式多維力傳感器的核心。應(yīng)變片是由排列成柵狀的高阻金屬絲、高阻金屬箔或半導(dǎo)體粘貼在絕緣的基片上構(gòu)成。應(yīng)變片包括金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片（即硅應(yīng)變片）。金屬/箔式電阻應(yīng)變片目前應(yīng)用更廣。電阻變化是由尺寸變化(幾何形狀)引起的，類型包括絲式、箔式和金屬薄膜應(yīng)變片，其中目前使用最廣泛的是箔式應(yīng)變片，它具有橫向效應(yīng)小，容許電流大，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。但此類應(yīng)變片仍需人工打磨，耗時(shí)久，生產(chǎn)效率較低，成本較高。硅應(yīng)變片的綜合性能更優(yōu)異。在半導(dǎo)體材料中，壓阻效應(yīng)比金屬應(yīng)變片要顯著約50倍，硅應(yīng)變率系數(shù)高達(dá)幾十至一百（金屬應(yīng)變片為2~3）。經(jīng)過對(duì)穩(wěn)定性、剛度、動(dòng)態(tài)特性、成本與信噪比五個(gè)維度的比較，硅應(yīng)變片的穩(wěn)定性、信噪比、動(dòng)態(tài)特性要好于金屬應(yīng)變片，剛度上兩者差異不大，成本上金屬略優(yōu)，但近年來硅應(yīng)變片的工藝有了提升和改進(jìn)，綜合成本也在大幅降低。圖表16：傳統(tǒng)應(yīng)變片結(jié)構(gòu) 圖表17：半導(dǎo)體應(yīng)變片結(jié)構(gòu)來源：《應(yīng)變片的粘貼》，中泰證券研究所來源：《壓阻傳感器基本工作原理及其相關(guān)知識(shí)》中泰證券研究所16多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.2.2六維力傳感器結(jié)構(gòu)分類-應(yīng)變片為主，MEMS技術(shù)有望成為主流硅基MEMS技術(shù)主要用來替代傳統(tǒng)的壓阻式和電容式傳感器，相比之下，MEMS傳感器具有微型化、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。MEMS技術(shù)將微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、通信接口、電源等集成于一塊或多塊芯片上，微米量級(jí)的特征尺寸使得它可以完成部分傳統(tǒng)力傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。MEMS技術(shù)制造半導(dǎo)體應(yīng)變片可實(shí)現(xiàn)大批量和低成本。若單個(gè)MEMS傳感器芯片面積為5mmx5mm，則一個(gè)8英寸(直徑20厘米)硅片可切割出約1000個(gè)MEMS傳感器芯片，分?jǐn)偟矫總€(gè)芯片的成本則可大幅度降低。相比之下，當(dāng)前六維力傳感器的加工依然以小批量、人工貼片焊接為主。MEMS技術(shù)制造半導(dǎo)體應(yīng)變片可實(shí)現(xiàn)高精度。硅應(yīng)變片比箔片傳感器具有更高的應(yīng)變靈敏度，從而使測(cè)量結(jié)果更加精確。基于MEMS技術(shù)的應(yīng)變片還具有更高的斷裂強(qiáng)度，能夠承受較高的工作溫度和粘接溫度，因此比箔式應(yīng)變片更耐用，應(yīng)用范圍更廣。圖表18：Mitsumi微型MEMS六維力傳感器 圖表19：MEMS力傳感器工作原理來源：NMBTC，中泰證券研究所 來源：敏芯股份：MEMS力傳感器在多領(lǐng)域中的應(yīng)用，中泰證券研究所 17多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.2.3六維力傳感器壁壘主要在于維間數(shù)據(jù)耦合與標(biāo)定檢測(cè)維間耦合：由于傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工的精度、貼片技術(shù)、應(yīng)變片橫向效應(yīng)與檢測(cè)方式等方面的原因，幾乎每一維作用到傳感器上的力/力矩分量都會(huì)對(duì)傳感器的各路輸出信號(hào)產(chǎn)生影響，造成維間耦合問題。一般消除耦合或者抑制耦合可以從兩個(gè)方向來做:第一種是在生產(chǎn)傳感器之前進(jìn)行的工作，一般叫做結(jié)構(gòu)解耦，即從傳感器的設(shè)計(jì)上來消除或者抑制耦合，該方法涉及到了傳感器的制造工藝問題，這個(gè)往往比較困難，并且可能會(huì)增加成本:第二種則是利用系統(tǒng)性的數(shù)學(xué)模型，要矩陣解耦，運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理的方法來減少或者消除傳感器的維間耦合,該方法對(duì)制作工藝要求比較低，比較容易達(dá)到，而且還能取得很好的效果。標(biāo)定檢測(cè)：標(biāo)定是獲得傳感器固件參數(shù)，檢測(cè)是獲得傳感器的精準(zhǔn)度。對(duì)于六維力傳感器而言，標(biāo)定需要同時(shí)考慮六個(gè)維度，一維力傳感器僅僅只需要9個(gè)樣本點(diǎn)來標(biāo)定，而同樣是每個(gè)維度取9個(gè)樣本點(diǎn)，六維力傳感器的樣本空間就包含531441個(gè)樣本點(diǎn)，因此需要采用六維力聯(lián)合加載標(biāo)定，才能使傳感器的準(zhǔn)度更好、串?dāng)_更低。標(biāo)定設(shè)備為六維力聯(lián)合加載設(shè)備，是高精度六維力傳感器研發(fā)和生產(chǎn)的必要條件，目前不能直接采購(gòu)，一般由六維力傳感器廠商自行研制，若設(shè)備存在誤差或不能同時(shí)對(duì)六個(gè)方向同時(shí)加載力或力矩，將影響六維力傳感器標(biāo)定的準(zhǔn)確性。圖表20：一/六維力傳感器標(biāo)定樣本空間 圖表21：美國(guó)的六維力傳感器標(biāo)定及檢測(cè)設(shè)備來源：搜狐新聞，中泰證券研究所 來源：坤維科技，中泰證券研究所 18多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.3六維力傳感器行業(yè)格局：日韓歐美起步較早，占據(jù)高端市場(chǎng)全球六維力/力矩傳感器主要分為日韓品牌、歐美品牌和國(guó)產(chǎn)品牌三大陣營(yíng)。上世紀(jì)七十年代初期，美國(guó)、日本等國(guó)家率先研發(fā)出六維力傳感器，目前國(guó)際龍頭ATI的產(chǎn)品精度可達(dá)0.5%。1987年中科院合肥智能機(jī)械研究所研制出我國(guó)第一臺(tái)六維力傳感器，此后，國(guó)內(nèi)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)也在加速研發(fā)，根據(jù)公開數(shù)據(jù)，坤維科技的產(chǎn)品精度已可對(duì)標(biāo)ATI，而大部分中國(guó)企業(yè)的產(chǎn)品精度也已到達(dá)1%-3%的高精度區(qū)間。日韓地區(qū)六維力/力矩傳感器廠商：主要配套當(dāng)?shù)貦C(jī)器人本體廠商，其中，韓國(guó)企業(yè)Robotous、AidinRobotics主要合作廠商包括DoosanRobotics、Neuromeka和RainbowRobotics；日本企業(yè)Sintokogio和WACOH-TECH主要合作廠商包括發(fā)那科、電裝、三菱、那智不二越、安川等。歐美地區(qū)六維力/力矩傳感器廠商：一類是傳統(tǒng)的傳感器生產(chǎn)商，包括ATI、BotaSystemsAG、ME-Me?systemeGmbH、AMTl、Kistler等；另一類是全球知名的機(jī)器人末端工具生產(chǎn)商，主要有SCHUNK、OnRobot、Robotiq等，歐美地區(qū)廠商合作企業(yè)以協(xié)作機(jī)器人本體廠商為主，主要包括優(yōu)傲機(jī)器人、達(dá)明機(jī)器人和歐姆龍等。圖表22：全球六維力/力矩傳感器主流廠商 圖表23：國(guó)內(nèi)六維力傳感器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來源：高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所，中泰證券研究所 來源：高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所，中泰證券研究所 19多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.3.1六維力傳感器行業(yè)格局：國(guó)內(nèi)企業(yè)快速跟進(jìn)，部分產(chǎn)品國(guó)際領(lǐng)先國(guó)內(nèi)六維力傳感器企業(yè)數(shù)量逐年增加，但真正具備批量化產(chǎn)品供應(yīng)能力的廠商仍偏少，產(chǎn)品性能距離國(guó)際頭部企業(yè)仍有差距。受高技術(shù)壁壘的影響，國(guó)產(chǎn)六維力/力矩傳感器與外資主流傳感器在靈敏度、串?dāng)_、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。坤維科技、宇立、鑫精誠(chéng)、海伯森、藍(lán)點(diǎn)觸控、神源生智能、瑞爾特測(cè)控等均已有相關(guān)的產(chǎn)品落地并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。國(guó)內(nèi)企業(yè)正快速跟進(jìn)，有望加速國(guó)產(chǎn)替代。六維力傳感器國(guó)際龍頭ATI目前的高精度產(chǎn)品準(zhǔn)度為0.5%。坤維科技借助自主研發(fā)的六維聯(lián)合加載標(biāo)定設(shè)備，已經(jīng)量產(chǎn)準(zhǔn)度高于0.5%六維力傳感器，這一精度可滿足絕大多數(shù)服務(wù)業(yè)、精密工業(yè)、醫(yī)療領(lǐng)域用途。其余國(guó)內(nèi)企業(yè)，如藍(lán)點(diǎn)觸控、宇立儀器、鑫精誠(chéng)等，產(chǎn)品準(zhǔn)度亦可達(dá)到1%-3%，可應(yīng)用于對(duì)準(zhǔn)度要求相對(duì)較低的領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的六維力傳感器單價(jià)僅為約2萬(wàn)元，而ATI生產(chǎn)的可比產(chǎn)品價(jià)格一般在4萬(wàn)元以上，國(guó)產(chǎn)品牌成本優(yōu)勢(shì)顯著，有望加速推動(dòng)國(guó)產(chǎn)替代。圖表24：國(guó)內(nèi)外主要廠商產(chǎn)品性能指標(biāo)對(duì)比 圖表25：ATI多維力傳感器結(jié)構(gòu)圖來源：高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所，中泰證券研究所整理 來源：ATI，中泰證券研究所整理20多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.3.2我國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模小，增速高，國(guó)產(chǎn)化率快速提升2022年機(jī)器人行業(yè)銷量占比超50%。2022年中國(guó)市場(chǎng)六維力傳感器銷量8360套，同比增長(zhǎng)57.95%，其中機(jī)器人行業(yè)銷量4840套，同比增長(zhǎng)63.58%。預(yù)計(jì)到2027年中國(guó)市場(chǎng)六維力傳感器銷量有望突破84,000套，復(fù)合增長(zhǎng)率超60%。中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)迅速。2022年中國(guó)六維力矩傳感器市場(chǎng)規(guī)模2.39億元，同比增長(zhǎng)52.04%，其中機(jī)器人行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模1.56億元，同比增長(zhǎng)54.35%。預(yù)計(jì)到2027年中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模將超過15億元，復(fù)合增長(zhǎng)率超45%。國(guó)產(chǎn)化率快速提升。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)院數(shù)據(jù)，我國(guó)傳感器國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)40%。在技術(shù)壁壘較高的六維力傳感器力傳感器領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)更加明顯。據(jù)高工機(jī)器人統(tǒng)計(jì)，2022年中國(guó)協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域六維力傳感器國(guó)產(chǎn)化率近80%，出貨量第一為國(guó)內(nèi)企業(yè)坤維科技（未上市），市場(chǎng)份額占比超過50%；第二為國(guó)際龍頭ATI，其后為分別為藍(lán)點(diǎn)觸控、宇立儀器、鑫精誠(chéng)，均為國(guó)內(nèi)企業(yè)。圖表26：中國(guó)六維力傳感器銷量及預(yù)測(cè)（2017-2027）

圖表27：中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)（2017-2027）來源：高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究院，中泰證券研究所來源：高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究院，中泰證券研究所21多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.4六維力傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛智能制造：包括機(jī)器人控制（通過測(cè)量機(jī)器人末端的力和力矩，幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高精度的控制和操作），質(zhì)量檢測(cè)、加工過程監(jiān)控（在加工過程中，六維力傳感器可以用于監(jiān)測(cè)切削力、刀具磨損情況并及時(shí)反饋相應(yīng)數(shù)據(jù)給操作者）、設(shè)備測(cè)試、汽車工業(yè)（用于測(cè)試引擎、變速器、轉(zhuǎn)向裝置等各種零部件的性能）等。生物醫(yī)學(xué)：包括手術(shù)輔助系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)康復(fù)評(píng)估、步態(tài)分析、姿勢(shì)評(píng)估、功能性評(píng)估等?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)：材料性能測(cè)試（可以用于測(cè)量材料在受力作用下的強(qiáng)度、剛度、塑性變形等性能參數(shù)，以便科研工作者進(jìn)行材料性能評(píng)估和優(yōu)化）、航空航天（可以用于測(cè)試航空航天器在不同狀態(tài)下的受力情況，以檢測(cè)其設(shè)計(jì)是否合理，并提供數(shù)據(jù)支持給設(shè)計(jì)師進(jìn)行優(yōu)化）等。圖表28：六維力傳感器在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用 圖表29：六維力傳感器測(cè)量人體肌肉的力學(xué)特性來源：高工機(jī)器人公眾號(hào)，中泰證券研究所 來源：CSDN@海伯森技術(shù)彭初恒，擁灣資本UoneCapital，中泰證券研究所 22多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.4.1目前六維力傳感器主要應(yīng)用在協(xié)作機(jī)器人上六維力/力矩傳感器在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用占據(jù)較大的市場(chǎng)份額，在協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用尤為廣泛。?在工業(yè)制造領(lǐng)域，通過安裝在協(xié)作機(jī)器人的末端，用以實(shí)現(xiàn)高精密柔性裝配、焊接、去毛刺作業(yè)、拖動(dòng)示教等應(yīng)用。? 在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，通過在協(xié)作機(jī)器人末端安裝六維力傳感器，可以讓機(jī)器人更加智能地感知人體部位的力度和壓力，實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確和舒適的按摩理療服務(wù)，達(dá)到仿人按摩機(jī)器人柔順性控制。? 在醫(yī)療領(lǐng)域，六維力傳感器可以幫助手術(shù)機(jī)器人感知人體各個(gè)方面的實(shí)時(shí)參數(shù)，包括力量、重量等，從而實(shí)現(xiàn)更精細(xì)、高質(zhì)量的手術(shù)操作，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。醫(yī)生在協(xié)作機(jī)器人的協(xié)同操作下，通過六維力傳感器感知手部的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)、安全的操作和治療。協(xié)作機(jī)器人的需求增長(zhǎng)是近年來六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大的主要原因。2022年我國(guó)六軸及以上協(xié)作機(jī)器人出貨量為1.95萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)4.71%。從市場(chǎng)規(guī)模來看，2022年中國(guó)六軸及以上協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模約為21.53億元，同比2021年增長(zhǎng)5.61%。預(yù)計(jì)到2023年，我國(guó)六軸及以上協(xié)作機(jī)器人出貨量將達(dá)2.5萬(wàn)臺(tái)。預(yù)計(jì)2026年中國(guó)協(xié)作機(jī)器人銷量將達(dá)6萬(wàn)臺(tái)。圖表30：六維力傳感器在協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用 圖表31：ABB協(xié)作機(jī)器人來源：鑫精誠(chéng)傳感器官網(wǎng)，中泰證券研究所 來源：ABB官網(wǎng)，中泰證券研究所 23多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.4.2打磨拋光機(jī)器人對(duì)六維力傳感器需求更直接拋光打磨機(jī)器人替代人工是大勢(shì)所趨，但目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)成熟產(chǎn)品。傳統(tǒng)打磨拋光行業(yè)存在諸多痛點(diǎn)：包括依賴“老師傅”、人工成本高、打磨效率低、工作環(huán)境對(duì)人體的危害較大（噪音、粉塵等）。因此，使用機(jī)器人替代人工是未來發(fā)展的趨勢(shì)，但目前在打磨拋光行業(yè)，尚未看到機(jī)器人和自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)成熟的解決方案，滲透率比較低。高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)拋光打磨機(jī)器人銷量為0.8萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)12.68%。GGII估計(jì)，2023年中國(guó)拋光打磨機(jī)器人銷量預(yù)計(jì)為0.82萬(wàn)臺(tái)，增速預(yù)計(jì)繼續(xù)下降，為2.88%。打磨拋光機(jī)器人替代人工仍存在較多難點(diǎn)，六維力傳感器是關(guān)鍵突破口。待拋光打磨的材料復(fù)雜、來料一致性差、精度差別大、形狀迥異、工藝多樣、生產(chǎn)產(chǎn)品切換頻次高等均是目前機(jī)器人無(wú)法完美解決的問題。而在機(jī)器人末端加裝一個(gè)六維力傳感器，可以直接無(wú)累計(jì)誤差地測(cè)量末端六維力，實(shí)現(xiàn)最柔順的拖動(dòng)示教和高精度/高速度/高剛度末端力感知和輸出，隨著六維力傳感器性能不斷提升，成本逐步下降，有望成為打磨拋光機(jī)器人加速滲透的重要突破口。圖表32：2016-2023年拋光打磨機(jī)器人銷量及預(yù)測(cè)1120%0.8100%0.680%60%0.440%0.220%00%20162017201820192020202120222023E拋光打磨銷量（萬(wàn)臺(tái)）YoY來源：高工機(jī)器人公眾號(hào)，中泰證券研究所

圖表33：打磨拋光機(jī)器人面臨的難點(diǎn)來源：硬科技加速器，中泰證券研究所24多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.4.3人形機(jī)器人有望大量使用六維力傳感器六維力矩傳感器能夠全面反饋力覺信息，有效提升人形機(jī)器人的力度感知性能。在傳統(tǒng)協(xié)作機(jī)器人中，六維力傳感器的使用相對(duì)較少，通常依賴精確的編程和導(dǎo)航來完成工作，對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)性和靈活性相對(duì)較低。人形機(jī)器人需要更高的環(huán)境適應(yīng)性和靈活性，需要在各種復(fù)雜的環(huán)境中行動(dòng)，與人進(jìn)行交互，處理各種預(yù)期的和意外的情況，這就要求能夠?qū)崟r(shí)感知自身的力狀態(tài)。目前的主流設(shè)計(jì)方案中，人形機(jī)器人需要4個(gè)六維力傳感器，分布在腕部和踝部。為實(shí)現(xiàn)對(duì)人手的模仿，人形機(jī)器人需要精準(zhǔn)測(cè)量手關(guān)節(jié)的受力情況。由于手關(guān)節(jié)的執(zhí)行器工作過程中的力臂較大且隨機(jī)變化，一、三維力傳感器不能滿足需求，所以一般機(jī)器人腕部采用六維力傳感器。人形機(jī)器人在行走過程中，需要測(cè)量落腳時(shí)所受的力和力矩，以控制機(jī)器人的身體姿態(tài)并維持平衡，因此需要在兩個(gè)腳踝處安裝六維力傳感器。未來有望應(yīng)用于機(jī)器人靈巧手。特斯拉Optimus靈巧手是現(xiàn)有人形機(jī)器人中最精細(xì)的，它通過空心杯電機(jī)驅(qū)動(dòng)，尚未借入力傳感器，但考慮到抓取操作端的需求，指尖力感知能力是進(jìn)行靈巧與柔性操作的剛需，未來可能會(huì)加入多個(gè)六維力傳感器，通過力矩和位置的結(jié)合使得機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更加柔性的控制。圖表34：六維力傳感器在人形機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用 圖表35：特斯拉Optimus靈巧手來源：鑫精誠(chéng)傳感器官網(wǎng)，中泰證券研究所 來源：特斯拉AIDAY，中泰證券研究所 25多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.4.4六維力傳感器價(jià)格較高，降本空間可觀目前六維力傳感器價(jià)格昂貴。國(guó)產(chǎn)六維力傳感價(jià)格大概在10,000-60,000元/個(gè)不等，而海外老牌廠商生產(chǎn)的六維力傳感器售價(jià)顯著高于國(guó)內(nèi)，ATI的六維力傳感器產(chǎn)品價(jià)格約10萬(wàn)元左右。六維力傳感器的制造成本主要集中在應(yīng)變片，彈性體加工成本和人工成本上。?應(yīng)變片：六維力傳感器中使用的應(yīng)變片包括金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片。國(guó)內(nèi)應(yīng)變片龍頭中航電測(cè)單個(gè)金屬應(yīng)變片售價(jià)約12元，以使用24片應(yīng)變片的六維力傳感器為例，金屬應(yīng)變片成本約288元。MEMS技術(shù)成為主流后，半導(dǎo)體應(yīng)變片大規(guī)模量產(chǎn)，有望進(jìn)一步降低成本。? 彈性體：彈性體自身的價(jià)格比較低，TPE傳感器彈性體材料的價(jià)格在每公斤10元到50元之間。按照雙工作臺(tái)+雙方箱的帶交換工作臺(tái)功能的臥式加工中心計(jì)算，彈性體裝卡人工時(shí)間成本約120秒/件，單件人工成本為2分鐘，通過加工方式的改進(jìn)（如在立式加工中心上采取連續(xù)送料多工位自動(dòng)加工的方法可以大大降低人工介入時(shí)間），從而降低成本。?人工成本：產(chǎn)品組裝、調(diào)試等。?我們認(rèn)為，六維力傳感器綜合硬件成本約在千元左右，當(dāng)前仍存在較大的降本和降價(jià)空間。圖表36：中航電測(cè)應(yīng)變片售價(jià) 圖表37：彈性體連續(xù)送料4工位自動(dòng)加工裝置來源：淘寶、中泰證券研究所 來源：《連續(xù)進(jìn)料自動(dòng)加工裝置》、中泰證券研究所26多維力傳感器或是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的最優(yōu)解2.5人形機(jī)器人有望為六維力傳感器新增百億元市場(chǎng)空間我們預(yù)計(jì)六維力傳感器單價(jià)隨人形機(jī)器人量產(chǎn)進(jìn)程逐年下降。高盛預(yù)測(cè)，如果克服諸如產(chǎn)品設(shè)計(jì)、用例、技術(shù)、可負(fù)擔(dān)價(jià)格，以及廣泛公眾接受度等障礙，到2035年人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1520億美元，CAGR可達(dá)到94%。到2030年，人形機(jī)器人出貨量可能達(dá)到100萬(wàn)臺(tái)，并有可能成為繼智能手機(jī)、電動(dòng)汽車之后的下一個(gè)被廣泛采用的設(shè)備。? 產(chǎn)量：保守/中性/樂觀假設(shè)下，2030年人形機(jī)器人產(chǎn)量分別約為72萬(wàn)/103萬(wàn)/146萬(wàn)臺(tái)? 價(jià)格：?jiǎn)螜C(jī)體使用4個(gè)六維力傳感器，分布于腕部和踝部，2030年價(jià)格有望降至2500元，單機(jī)器人價(jià)值量為10000元? 測(cè)算：保守/中性/樂觀情況下，2030年人形機(jī)器人所需的六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模分別約為72/103/146億元圖表38：2030年人形機(jī)器人六維力傳感器市場(chǎng)空間測(cè)算情況2023年2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E單臺(tái)機(jī)器人模組用量44444444六維力傳感器平均單價(jià)100009000750060005000450035002500產(chǎn)量（臺(tái)）6000168004704089376169814276797451180715120保守YOY180%180%90%90%63%63%59%市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)（億元）2.46.014.121.534.049.863.271.5產(chǎn)量（臺(tái)）600018000540001080002160003672006242401029996中性YOY200%200%100%100%70%70%65%市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)（億元）2.46.516.225.943.266.187.4103.0產(chǎn)量（臺(tái)）600019200614401290242709504795828488611455796樂觀YOY220%220%110%110%77%77%72%市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)（億元）2.46.918.431.054.286.3118.8145.627來源：中泰證券研究所測(cè)算目錄3 柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升CCONTCONTENT 級(jí)機(jī)器人感知能力S 中ENTS泰證券研究所專業(yè)｜領(lǐng)先｜深度｜誠(chéng) 信28柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升級(jí)機(jī)器人感知能力3.1柔性觸覺傳感器：助力機(jī)器人感知能力再上一層樓“電子皮膚”的應(yīng)用有望賦予機(jī)器人更豐富的觸覺，進(jìn)一步升級(jí)其感知能力。人體皮膚中分布著眾多由不同類型的神經(jīng)元組成的感受器，其中默克爾細(xì)胞和魯菲尼小體主要感受持續(xù)的低頻壓力，二觸覺傳感器正是對(duì)人體這兩個(gè)觸感受器的模仿。觸覺傳感器的原理是將觸覺刺激轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，為機(jī)器人感知提供壓力、溫度、等信息；而電子皮膚則是由點(diǎn)狀的觸覺傳感器組合構(gòu)成，多被排列成矩陣。同時(shí)，由于電子皮膚由柔性材料制備而成，具備高柔韌性、拓展性、高彈性等特點(diǎn)，因此又稱柔性觸覺傳感器。?柔性觸覺傳感器有望集成更強(qiáng)的信息收集能力。六維力傳感器通常僅能反映機(jī)器人關(guān)節(jié)（單點(diǎn)）受力情況，而分布于肢端、表皮的柔性傳感器可以收集更為豐富的信息，以幫助機(jī)器人完成精細(xì)動(dòng)作。目前，柔性觸覺傳感器主要僅能夠感受壓力，未來有望收集粗糙度、溫度等其它物理量，具備真正意義的觸覺。? 柔性觸覺傳感器的結(jié)構(gòu)主要分為外層的基底材料和內(nèi)層的敏感材料?；撞牧贤ǔ２捎肞ET、PDMS等高柔性、高拓展性的材料制成；而敏感層材料通常包括有機(jī)聚合物、碳納米管、石墨烯等。圖表39：電子皮膚（陣列式壓力傳感器）外觀 圖表40：柔性傳感器結(jié)構(gòu)29來源：帕西尼傳感、中泰證券研究所 來源：《基于石墨烯薄膜的觸覺傳感器及其電子皮膚研究》、中泰證券研究所柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升級(jí)機(jī)器人感知能力3.1.1柔性觸覺傳感器：助力機(jī)器人感知能力再上一層樓機(jī)器人觸覺傳感器從敏感元件感應(yīng)原理上主要分為壓阻式、壓電式、電容式、光電式、磁敏式、超聲式，目前易于集成和批量化制作的主要是壓阻、壓電、電容式觸覺傳感器。?電容式：電阻式觸覺傳感器是利用傳感單元電阻值變化情況來檢測(cè)施加力的位置和大小。其問題在于制造體積過小后，電容值非常小，對(duì)檢測(cè)不敏感，結(jié)果容易受噪聲影響。?電阻式：電阻式觸覺傳感器是利用傳感單元電阻值變化情況來檢測(cè)施加力的位置和大小，整體成本相對(duì)較低，但是響應(yīng)有所滯后。?壓電式：壓電式觸覺傳感器是利用壓電材料在受力變形時(shí)產(chǎn)生電壓的特性來進(jìn)行測(cè)力的，用于制備的材料主要是PVDF。其特點(diǎn)在于僅適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量、且拉伸性較為有限。圖表41：柔性觸覺傳感器技術(shù)原理及優(yōu)劣勢(shì)傳感技術(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電容式電容值高靈敏度、空間分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大存在寄生電容，對(duì)噪聲敏感，測(cè)量電路復(fù)雜壓阻式電阻值頻率響應(yīng)高，空間分辨率高，噪音干擾小，易于結(jié)構(gòu)化可重復(fù)性差，功率消耗高，工藝復(fù)雜壓電式電荷響應(yīng)頻率高，靈敏度高，動(dòng)態(tài)范圍大，可靠性高空間分辨率差，測(cè)量電路復(fù)雜，僅適用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)光電式光強(qiáng)度空間分辨率高，無(wú)電氣干擾，響應(yīng)速度快，成本低結(jié)構(gòu)缺乏柔性磁敏式磁場(chǎng)強(qiáng)度靈敏度高，體積小結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，分辨率低超聲式超聲波空間分辨率高，不受電磁干擾存在滯后性，易于受干擾來源：2022世界傳感器大會(huì)，中泰證券研究所30柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升級(jí)機(jī)器人感知能力3.1.2柔性傳感器提供更穩(wěn)定的傳感性能，應(yīng)用場(chǎng)景拓寬與傳統(tǒng)剛性傳感器相比，柔性傳感器最大的優(yōu)勢(shì)在于應(yīng)用場(chǎng)景更為豐富。?特點(diǎn)一：具備柔性、可拓展性、穩(wěn)定性能穩(wěn)定。柔性傳感器可以測(cè)量動(dòng)態(tài)、或形狀變化的物體和大面積的非平面，由于其機(jī)械柔韌性和可拉伸性，在傳感器受到一定程度的彎折、拉伸后，傳感性能仍然穩(wěn)定。?特點(diǎn)二：易于規(guī)模生產(chǎn)、環(huán)保處理。柔性傳感器基質(zhì)為有機(jī)材料或塑料薄膜等，重量輕，成本低，有利于集成分布和規(guī)模生產(chǎn)，同時(shí)可以提供更環(huán)保的傳感器生產(chǎn)和處置方式，解決電子廢物問題。傳統(tǒng)剛性傳感器小而硬的外形限制了它們?cè)谠S多應(yīng)用中的使用，而柔性傳感器具備更廣泛的使用范圍。如醫(yī)療保健中的心溫監(jiān)測(cè)、智能創(chuàng)可貼、智能繃帶、柔性血氧計(jì)、人造器官等；消費(fèi)領(lǐng)域中的智能服裝、穿戴設(shè)備等；工業(yè)領(lǐng)域中的環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備檢測(cè)等，新興應(yīng)用領(lǐng)域主要包括機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)等。圖表42：傳統(tǒng)剛性傳感器和柔性傳感器對(duì)比 圖表43：柔性傳感器應(yīng)用領(lǐng)域來源：《TechnologyRoadmapforFlexibleSensors》，芯動(dòng)聯(lián)科招股書，中泰證券研究所 來源：《聚合物/MXene復(fù)合材料制備及其柔性傳感性能研究》、中泰證券研究所 31柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升級(jí)機(jī)器人感知能力3.1.3機(jī)械性能和陣列性能是柔性傳感器的特有指標(biāo)柔性傳感器的性能包括經(jīng)典的3S(穩(wěn)定性、選擇性和靈敏度)，以及其特有的機(jī)械性能、陣列性能。?穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是指?jìng)鞲衅髟诓粩嘧兓沫h(huán)境中可重復(fù)和可靠地使用。柔性傳感器由于使用的有機(jī)和聚合材料制造，這些材料往往會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化，其特性很容易被環(huán)境因素改變。?選擇性：選擇性是指?jìng)鞲衅鲄^(qū)分目標(biāo)分析物和可能的干擾物的能力。在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，通常同時(shí)存在多種化學(xué)物質(zhì)和機(jī)械力，它們通過相似的機(jī)制與傳感材料相互作用，從而產(chǎn)生模糊的傳感器響應(yīng)，使所需要的信號(hào)無(wú)法被監(jiān)測(cè)。?靈敏度：高靈敏度允許傳感器檢測(cè)刺激中的微小變化，減少假陰性信號(hào)，并提高信噪比和準(zhǔn)確性。大多數(shù)機(jī)械傳感器存在靈敏度和感應(yīng)范圍之間的權(quán)衡，以及非線性問題。?機(jī)械性能：機(jī)械性能主要指?jìng)鞲衅髟谑艿綇澢⒗旎驂嚎s時(shí)的穩(wěn)定性和持久性。這些傳感器設(shè)計(jì)成能承受重復(fù)的機(jī)械應(yīng)力而不損壞，保證在各種機(jī)械條件下都能保持高靈敏度和準(zhǔn)確性。例如，它們可以被應(yīng)用在可穿戴設(shè)備上，需要適應(yīng)人體運(yùn)動(dòng)帶來的各種彎曲和拉伸。?陣列性能：陣列性能指的是多個(gè)傳感器協(xié)同工作時(shí)的整體表現(xiàn)。在陣列中每個(gè)單元都能獨(dú)立響應(yīng)，但它們共同構(gòu)成一個(gè)更大的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，能確保在大面積或復(fù)雜形狀的物體上進(jìn)行精確和均勻的感知。優(yōu)秀的陣列性能能夠提供更廣闊的監(jiān)測(cè)范圍和更高的空間分辨率。圖表44：柔性傳感器關(guān)鍵性能基本指標(biāo)機(jī)械性能陣列性能穩(wěn)定性選擇性靈敏度魯棒性信號(hào)穩(wěn)定性信號(hào)讀取多模態(tài)傳感有機(jī)物降解封裝與包串?dāng)_、信噪比、接線裝、溫度敏感性、生機(jī)械傳感器、生物傳傳感距離、線性、低軟硬接口、彈性范圍、應(yīng)變效應(yīng)解耦、去除運(yùn)動(dòng)偽復(fù)雜性、電力消耗、集成密度串?dāng)_物污垢與生命受體不感器、氣體傳感器濃度分析抗疲勞性影、損傷不敏感延遲穩(wěn)定性、信號(hào)漂移32來源：《TechnologyRoadmapforFlexibleSensors》，芯動(dòng)聯(lián)科招股書，中泰證券研究所柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升級(jí)機(jī)器人感知能力3.2需求端：消費(fèi)電子、醫(yī)療領(lǐng)域需求驅(qū)動(dòng)柔性傳感器市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)全球柔性傳感器市場(chǎng)空間有望超500億元。據(jù)漢威科技微信公眾號(hào)的數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2021-2028年全球柔性傳感器市場(chǎng)CAGR達(dá)6.8%，預(yù)計(jì)2028年市場(chǎng)空間可達(dá)84.7億美元。其中柔性電子領(lǐng)域有望成為其中最大的需求增量，據(jù)弗若斯特沙利文預(yù)測(cè)，2019-2025年全球柔性電子市場(chǎng)CAGR有望達(dá)到144.71%，2025年市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)3049.4億美元。中國(guó)柔性傳感器市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2017年我國(guó)柔性傳感器市場(chǎng)規(guī)模約為7億元，2022年中國(guó)柔性傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為21.12億元，2017-2022年CAGR超過23%。其中，市場(chǎng)主要分布在華北、中南、華東地區(qū)，2022年占比分別為19.84%、34.66%、27.79%。2022年國(guó)內(nèi)柔性傳感器需求量同比增長(zhǎng)16.2%，產(chǎn)量同比增長(zhǎng)26.9%，消費(fèi)電子、醫(yī)療領(lǐng)域市場(chǎng)需求為主要驅(qū)動(dòng)。2022年中國(guó)柔性傳感器市場(chǎng)規(guī)模同比增長(zhǎng)20.4%，其中醫(yī)療領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模同比增長(zhǎng)16.5%；消費(fèi)電子領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模同比增長(zhǎng)24.4%。圖表45：全球柔性電子市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè) 圖表46：中國(guó)柔性傳感器產(chǎn)量需求量（萬(wàn)個(gè)）33來源：弗若斯特沙利文，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，中泰證券研究所 來源：共研產(chǎn)業(yè)咨詢、中泰證券研究所柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升級(jí)機(jī)器人感知能力3.2需求端：人形機(jī)器人為柔性傳感器需求新增長(zhǎng)極對(duì)于人形機(jī)器人，除了手指、肢端等需要高靈敏度的部位外，四肢、前胸、后背等外露的部位也期望進(jìn)行全面覆蓋以實(shí)現(xiàn)類似人類的觸覺感知。?機(jī)器人靈巧手：機(jī)械手注重手的驅(qū)動(dòng)控制，對(duì)電子皮膚和相關(guān)柔性傳感器的需求較高，是靈巧手領(lǐng)域催生的主要新硬件，清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型多功能電子皮膚僅采用4個(gè)分布式壓熱傳感單元就實(shí)現(xiàn)了大覆面電子皮膚的力感知與接觸位置感知，而且其還集成了溫度傳感和接近感知功能，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)碰撞前的安全預(yù)警和防控，保障人機(jī)交互安全。? 機(jī)器人領(lǐng)域?yàn)槿嵝杂|覺傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，2022年全球柔性觸覺傳感器約15.3億美元市場(chǎng)，預(yù)計(jì)2029年全球柔性觸覺傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到53.2億美元，2022-2029CAGR為17.9%，機(jī)器人領(lǐng)域需求為市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。圖表47：多功能電子皮膚原理結(jié)構(gòu) 圖表48：全球柔性觸覺傳感器市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)來源：《MultifunctionalElectronicSkinsEnableRobotstoSafelyandDexterouslyInteractwith來源：QYresearch、中泰證券研究所34Human》、中泰證券研究所柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升級(jí)機(jī)器人感知能力3.3供給端：電子皮膚商業(yè)化仍面臨幾大難點(diǎn)1）材料選擇與加工難度較大。電子皮膚需要兼顧高柔性和高彈性，甚至需要能夠彎曲、延展、擠壓、扭轉(zhuǎn)或變形成復(fù)雜的曲面形狀。要想實(shí)現(xiàn)人類手腕部位的拉伸，仿生皮膚必須有較大的的彈性范圍，因此優(yōu)化仿生皮膚觸覺傳感器，實(shí)現(xiàn)其在大拉伸率狀態(tài)下正常工作研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)之一。2）信號(hào)處理機(jī)制復(fù)雜。陣列式的觸覺傳感器，一次測(cè)量往往會(huì)涉及三維力，甚至溫度、硬度等多種物理量；如果是集成式觸覺傳感器，單體觸覺感知單元信號(hào)之間存在串?dāng)_問題。所以，觸覺傳感器的標(biāo)定機(jī)制遠(yuǎn)復(fù)雜于其他類型傳感器，但精度卻不一定保證，目前研究人員現(xiàn)在主要通過圖形處理系統(tǒng)和AI來完成傳感器的糾偏和標(biāo)定。3）產(chǎn)品定制化屬性強(qiáng)且加工設(shè)備昂貴，目前制造成本仍然偏高。應(yīng)用場(chǎng)景的不同，會(huì)導(dǎo)致所需的觸覺傳感器規(guī)格也會(huì)有差異，訂單定制化水平較高。而目前尚無(wú)能夠批量化使用的下游場(chǎng)景，導(dǎo)致單批次的加工成本較高。其次設(shè)備價(jià)格高昂，高靈敏度電子皮膚觸覺傳感器的制作通常涉及聚合物微加工、氧等離子體處理、電子束蒸鍍、磁控濺射等復(fù)雜的工藝和技術(shù)，相應(yīng)的設(shè)備價(jià)格高昂。圖表49：觸覺傳感器圖形處理系統(tǒng)示例 圖表50：韓國(guó)團(tuán)隊(duì)研制的增強(qiáng)壓力傳感機(jī)器人皮膚來源：帕西尼傳感官網(wǎng)、中泰證券研究所 來源：國(guó)際仿生工程學(xué)會(huì)、中泰證券研究所 35柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升級(jí)機(jī)器人感知能力3.4供給端：柔性傳感器產(chǎn)業(yè)加速，國(guó)內(nèi)企業(yè)逐步跟進(jìn)加工技術(shù)升級(jí)，柔性傳感器的發(fā)展日趨成熟?；贛EMS的硅壓阻式傳感器具有高精度和微小體積的特點(diǎn)，近年柔性襯底的MEMS傳感器有了較大突破，柔性襯底具備較好的撓曲性、耐沖擊性和機(jī)械性能。同時(shí)，聚合物微加工技術(shù)、電子印刷工藝、3D打印技術(shù)的發(fā)展顛覆了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造方式，可以把特定導(dǎo)電材料注入高分子材料中，為柔性傳感器制造提出了新的方案。國(guó)內(nèi)電子皮膚產(chǎn)業(yè)逐步跟進(jìn)。電子皮膚在全球的發(fā)展尚處于早期階段，但整體看傳感器行業(yè)海外公司呈引領(lǐng)之勢(shì)。Novasentis、Tekscan、JDI等海外企業(yè)市占率仍然居于前位，根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，全球前八大柔性觸覺傳感器企業(yè)2022年占據(jù)57.1%的市場(chǎng)份額，市場(chǎng)集中度較高；國(guó)內(nèi)企業(yè)中，漢威科技子公司能斯達(dá)在柔性壓電傳感器領(lǐng)域掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，柔性微納傳感器目前已在智能機(jī)器人領(lǐng)域有明確的應(yīng)用。另外，帕西尼感知在觸覺傳感器領(lǐng)域耕耘較深，其研發(fā)的多維度觸覺傳感器PX-6AX的柔性傳感陣列能額外為機(jī)器人提供滑動(dòng)、摩擦、紋理、溫度等額外信息。圖表51：中國(guó)主要柔性傳感器廠商名稱公司簡(jiǎn)介&技術(shù)水平蘇州能斯達(dá)電子科蘇州能斯達(dá)是上市公司漢威科技控股子公司，成立于2013年。目前公司形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多品種、多量程的柔性微納力學(xué)量傳感器（壓力、壓電、應(yīng)變）及陣列的核心設(shè)計(jì)能力、敏感材料及導(dǎo)電墨水合成制備能力、大面積印刷電子批量制造能力等核心能力。公司解決了柔性微納傳感器靈敏度低、穩(wěn)定性差和規(guī)模化制造難等關(guān)鍵技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)技有限公司了柔性微納傳感器在消費(fèi)電子、健康醫(yī)療、IOT等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，在柔性傳感器產(chǎn)業(yè)化方面具有國(guó)際領(lǐng)先水平。帕西尼傳感帕西尼傳感是一家以多維觸覺為核心的商用人形機(jī)器人為產(chǎn)品的公司，產(chǎn)品包含多維度觸覺傳感器PX-6AX、消費(fèi)級(jí)觸覺傳感器PX-3A、觸覺靈巧手DexH5以及人形機(jī)器人Tora，為智能制造、康養(yǎng)醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域客戶提供行業(yè)領(lǐng)先機(jī)器人產(chǎn)品和解決方案。鈦深科技成立于2018年，公司開發(fā)并擁有全球最靈敏、最柔性的觸覺傳感技術(shù)-柔性離電式傳感技術(shù)（FITS），能夠提供實(shí)時(shí)的、高質(zhì)量的、低噪聲的觸覺/壓力信號(hào)，并擁有全柔性、光學(xué)透明及超薄封裝等物理特性，致力于解決各行業(yè)壓感及壓力分布需求的痛點(diǎn)。深圳柔宇科技股份柔宇科技成立于2012年，擁有自主研發(fā)的核心柔性電子技術(shù)生產(chǎn)全柔性顯示屏和全柔性傳感器。柔宇科技推出全球最薄彩色柔性顯示屏、建立全球首條全柔性顯示屏大規(guī)模量有限公司產(chǎn)線。柔宇具有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)傳感器由柔性顯示技術(shù)衍生而來，具有良好的傳感性能，同時(shí)兼?zhèn)錁O佳的柔韌性，應(yīng)用于移動(dòng)終端、智能交通、智能家居、等眾多領(lǐng)域。三三智能科技（蘇三三智能科技（蘇州）有限公司是一家以柔性薄膜傳感技術(shù)為核心，集材料研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、軟硬件開發(fā)、生產(chǎn)銷售、技術(shù)服務(wù)于一體的高科技企業(yè)，專注于聲學(xué)超聲、醫(yī)療健州）有限公司康、航空航天、智能交通、人機(jī)交互、控制檢測(cè)、可穿戴設(shè)備等行業(yè)領(lǐng)域的深度應(yīng)用開發(fā)，是智能柔性傳感技術(shù)及行業(yè)應(yīng)用解決方案提供商。深圳力感科技有限力感科技成立于2016年，是一家中國(guó)科學(xué)院孵化的創(chuàng)新型企業(yè)，2017年獲中國(guó)科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究院優(yōu)秀青年創(chuàng)新基金一等獎(jiǎng)。公司蘇州慧聞納米科技蘇州慧聞納米科技有限公司是一家從事智能傳感器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，同時(shí)提供人工嗅覺解決方案的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。公司于2014年由具有多年傳感器研發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的有限公司科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在蘇州成立，目前已研發(fā)出針對(duì)多種有毒有害氣體（如甲醛、酒精、氨氣、一氧化碳、氮氧化物、硫化氫、甲烷、TVOC等）的傳感器芯片及相應(yīng)的檢測(cè)模塊。寧波韌和科技有限寧波韌和科技有限公司成立于2018年10月，是中科院寧波材料所孵化的科技型企業(yè)，也是國(guó)內(nèi)率先從事彈性電子材料與器件產(chǎn)業(yè)化的公司。主要從事彈性電子材料、器件及其公司在智能服裝、智能家居、智能體育、智慧微電流技術(shù)應(yīng)用及智能機(jī)器人等領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)。36來源：各公司官網(wǎng)，中泰證券研究所整理柔性觸覺傳感器有望進(jìn)一步升級(jí)機(jī)器人感知能力3.5人形機(jī)器人領(lǐng)域柔性傳感器國(guó)產(chǎn)替代加速推進(jìn)，未來降本空間可觀柔性觸覺傳感器材料占傳感器模組成本的40%左右。以一個(gè)包含43個(gè)模組和40個(gè)陣列點(diǎn)的傳感器模組為例，其成本大致由以下部分組成:傳感器材料占40%,生產(chǎn)制造占30%,算法和軟硬件等其他部分占30%。對(duì)于人形機(jī)器人，除了手指等需要高靈敏度的部位外，理想情況下，四肢、前胸、后背等外露部位也期望進(jìn)行全面覆蓋以實(shí)現(xiàn)類似人類的觸覺感知。規(guī)模量產(chǎn)助力柔性觸覺傳感器實(shí)現(xiàn)降本，單機(jī)價(jià)值量有望隨降本后逐漸增加。? 產(chǎn)量：保守/中性/樂觀假設(shè)下，2030年人形機(jī)器人產(chǎn)量分別約為72萬(wàn)/103萬(wàn)/146萬(wàn)臺(tái)? 價(jià)格：?jiǎn)文＝M價(jià)格有望逐步降至1000元，隨價(jià)格下降，單機(jī)體模組數(shù)量有望增加，2030年單機(jī)價(jià)值量為10000元? 測(cè)算:保守/中性/樂觀情況下2030年人形機(jī)器人所需的柔性觸覺傳感器市場(chǎng)規(guī)模分別約為72/103/146億元。圖表52：2030年人形機(jī)器人柔性觸覺傳感器市場(chǎng)空間測(cè)算情況2023年2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E單臺(tái)機(jī)器人模組用量888810101010模組平均單價(jià)30002500220020001800150012001000產(chǎn)量（臺(tái)）6000168004704089376169814276797451180715120保守YOY180%180%90%90%63%63%59%市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)（億元）1.43.48.314.330.641.554.171.5產(chǎn)量（臺(tái)）600018000540001080002160003672006242401029996中性YOY200%200%100%100%70%70%65%市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)（億元）1.43.69.517.338.955.174.9103.0產(chǎn)量（臺(tái)）600019200614401290242709504795828488611455796樂觀YOY220%220%110%110%77%77%72%市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)（億元）1.43.810.820.648.871.9101.9145.637來源：中泰證券研究所測(cè)算目錄4 慣性傳感器助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿CCONTCONTENT 態(tài)控制、導(dǎo)航定位S 中ENTS泰證券研究所專業(yè)｜領(lǐng)先｜深度｜誠(chéng) 信38慣性傳感器助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、導(dǎo)航定位4.1何為慣性傳感器和IMU？慣性技術(shù)廣泛應(yīng)用于海、陸、空、天各種載體的導(dǎo)航、定位與控制。而慣性傳感器是將物體運(yùn)動(dòng)的加速度、位置和姿態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件，主要包括加速度計(jì)、陀螺儀和慣性測(cè)量單元（IMU）。慣性測(cè)量單元(Inertialmeasurementunit，簡(jiǎn)稱IMU)，是測(cè)量物體三軸姿態(tài)角（或角速率）及加速度的裝置。一個(gè)IMU模組通常包含三個(gè)軸向的陀螺和三個(gè)軸向的加速度計(jì)（或增加三個(gè)軸向的磁力計(jì)），甚至包含磁力計(jì)、GPS等輔助單元以完成更復(fù)雜的測(cè)量。?構(gòu)成：IMU模組通常包括一個(gè)速度傳感器（加速度計(jì)）和一個(gè)角速度傳感器（陀螺儀）。加速度計(jì)用于測(cè)量物體的線性加速度，而陀螺儀則用于測(cè)量物體的角速度。?重要性：?jiǎn)为?dú)使用MEMS加速度計(jì)的測(cè)量結(jié)果會(huì)受到運(yùn)動(dòng)加速度的影響，使傾角測(cè)量不夠準(zhǔn)確，所以通常需利用MEMS陀螺儀和磁傳感器補(bǔ)償。同理，單獨(dú)使用陀螺儀亦無(wú)法準(zhǔn)確判斷設(shè)備的姿態(tài)。因此需要確認(rèn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的設(shè)備通常組合使用三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁傳感器，即為六軸IMU或九軸IMU。圖表53：慣性傳感器分類介紹 圖表54：IMU結(jié)構(gòu)示意圖介紹陀螺儀IMU

可應(yīng)用于靜態(tài)物體和運(yùn)動(dòng)物體的檢測(cè)。靜止的物體受到重力加速度的作用，將重力矢量投影在加速度計(jì)軸上可確定靜止物體的傾斜角度；運(yùn)動(dòng)物體通過對(duì)加速度積分得到相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離，通過記錄物體加速度的變化來判斷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。MEMS陀螺儀可以測(cè)量角速度的絕對(duì)值，計(jì)算后得到被檢測(cè)物體的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度。是由兩個(gè)及以上慣性測(cè)量MEMS芯片及ASIC芯片合封后具有完整功能的器件。根據(jù)內(nèi)置傳感器的不同，其分為六軸和九軸IMU，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下高精度測(cè)量的需求加速度計(jì) 利用重力加速度以檢測(cè)設(shè)備的傾斜角度和掉落旋轉(zhuǎn)等操作，但是測(cè)量結(jié)果會(huì)受到運(yùn)動(dòng)加速度的影響，使傾角測(cè)量不夠準(zhǔn)確，所以通常需利用MEMS陀螺儀和磁傳感器補(bǔ)償。來源：觀研報(bào)告，中泰證券研究所 來源：芯動(dòng)聯(lián)科招股書，中泰證券研究所 39慣性傳感器助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、導(dǎo)航定位4.1何為慣性傳感器和IMU？MEMS加速度計(jì)通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、電容極板（適用于電容式加速度計(jì)）和ASIC芯片（專用集成電路芯片）等部分組成。根據(jù)測(cè)量維度的不同，加速度計(jì)分為單軸、二軸、三軸三種類型。相比單軸、二軸加速度計(jì)僅能檢測(cè)平面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，三軸加速度計(jì)可以實(shí)現(xiàn)單一產(chǎn)品測(cè)量三維空間的加速度，從而滿足微型化及更多領(lǐng)域的應(yīng)用需求。?分類：根據(jù)感測(cè)原理，MEMS加速度計(jì)可分為壓阻式、電容式以及熱式等多種類型。由于電容式MEMS加速度計(jì)具有高靈敏度、高精度、低溫度敏感的特點(diǎn)，其在市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。? 工作原理：電容式MEMS加速度計(jì)是將質(zhì)量塊和可動(dòng)極板一體制造成梳狀結(jié)構(gòu)，并與固定極板形成距離可變的平行電容板結(jié)構(gòu)。當(dāng)被測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化帶動(dòng)芯片內(nèi)質(zhì)量塊移動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)可動(dòng)極板移動(dòng)，使得可動(dòng)極板和固定極板間的距離改變，導(dǎo)致兩極板間電容值隨之改變。此時(shí)，ASIC芯片再將電容值的變化轉(zhuǎn)化成電學(xué)信號(hào)，運(yùn)算得到加速度物理量。圖表55：MEMS加速度計(jì)產(chǎn)品模塊 圖表56：MEMS加速度計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及原理來源：《國(guó)外硅微加速度計(jì)產(chǎn)品發(fā)展綜述》，中泰證券研究所 來源：《慣性穩(wěn)定平臺(tái)中陀螺技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用研究》，中泰證券研究所 40慣性傳感器助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、導(dǎo)航定位4.1何為慣性傳感器和IMU？MEMS陀螺儀具有體積小、重量輕、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格低、易于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，率先在汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。隨著性能的進(jìn)一步提高，MEMS陀螺儀應(yīng)用也被拓展到了工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域，使得慣性系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域大為擴(kuò)展。目前無(wú)人系統(tǒng)、高端工業(yè)、高可靠等高精度場(chǎng)景仍然主要應(yīng)用兩光陀螺。?分類：目前市場(chǎng)上主要使用的為激光陀螺儀、光纖陀螺儀和MEMS陀螺儀，激光陀螺儀和光纖陀螺儀分別屬于第一代光學(xué)陀螺儀和第二代光學(xué)陀螺儀，亦被稱為“兩光陀螺儀”，而MEMS陀螺儀是基于哥氏振動(dòng)效應(yīng)和微納加工技術(shù)設(shè)計(jì)而成的第三代陀螺儀。? 工作原理：MEMS芯片感知外部信號(hào)、ASIC芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)化，并利用科里奧利效應(yīng)測(cè)量角速度。右下圖為陀螺儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在MEMS陀螺儀中該部分被集成在MEMS芯片中。圖表57：MEMS陀螺儀和兩光陀螺儀優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比應(yīng)用場(chǎng)景及客戶群體優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)圖例主要應(yīng)用場(chǎng)景以及客戶群體面向于消費(fèi)領(lǐng)域、MEMS汽車、無(wú)人系統(tǒng)、高端低成本，小精度接近工業(yè)、高可靠等；高性體積，高可中低精度陀螺儀能MEMS陀螺儀主要靠，易批產(chǎn)兩光陀螺面向無(wú)人系統(tǒng)、高端工業(yè)、高可靠等激光陀兩光陀螺主要應(yīng)用場(chǎng)景體積大，以及客戶群體面向于無(wú)螺儀/成本高，人系統(tǒng)、高可靠等，部超高精度光纖陀功耗大，分光纖陀螺儀也用于高螺儀難批產(chǎn)端工業(yè)領(lǐng)域來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，中泰證券研究所

圖表58：TFG陀螺儀結(jié)構(gòu)圖來源：《慣性穩(wěn)定平臺(tái)中陀螺技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用研究》，中泰證券研究所 41慣性傳感器助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、導(dǎo)航定位4.2何為慣性傳感器和IMU？根據(jù)下游應(yīng)用場(chǎng)景不同，對(duì)慣性傳感器的精度要求亦不相同，通常其精度與制造成本和售價(jià)呈正相關(guān)。我們認(rèn)為由于智能駕駛、機(jī)器人、人機(jī)交互等新興應(yīng)用領(lǐng)域?qū)T性傳感器需求的增加，傳統(tǒng)的分類可能無(wú)法準(zhǔn)確劃分下游應(yīng)用領(lǐng)域，僅可作為參考。? 消費(fèi)級(jí)：普通的消費(fèi)級(jí)電子產(chǎn)品所使用到的IMU都是低精度且十分廉價(jià)的IMU，對(duì)精度要求較低，普遍應(yīng)用于手機(jī)、運(yùn)動(dòng)手表等消費(fèi)電子產(chǎn)品中，通常售價(jià)在幾十元至幾百元級(jí)別。? 戰(zhàn)術(shù)級(jí)：戰(zhàn)術(shù)級(jí)IMU的精度高于消費(fèi)級(jí)，廣泛應(yīng)用于高端工業(yè)領(lǐng)域、車輛控制、無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域。制造成本相對(duì)可控，售價(jià)通常在幾百至幾千元不等，可用于智能駕駛領(lǐng)域。?導(dǎo)航級(jí)：精確度極高，主要用于無(wú)人系統(tǒng)和航空領(lǐng)域。根據(jù)其參數(shù)和下游應(yīng)用不同，售價(jià)波動(dòng)較大。?戰(zhàn)略級(jí)：主要用于航天工業(yè)、航海等尖端領(lǐng)域，通常體積較大，且價(jià)格極為昂貴。圖表59：不同參數(shù)的陀螺儀、加速度計(jì)使用領(lǐng)域及主要制造商類別戰(zhàn)略級(jí)導(dǎo)航級(jí)戰(zhàn)術(shù)級(jí)消費(fèi)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域航天、航海航空、無(wú)人系統(tǒng)高端工業(yè)、車輛、飛行體消費(fèi)電子零偏穩(wěn)定性（°/h）<0.010.01-0.150.15-15>15陀螺儀標(biāo)度因數(shù)精度（ppm）<11-100100-1000>1000角度隨機(jī)游走（°/√h）<0.010.01-0.050.05-0.5>0.5廠商霍尼韋爾霍尼韋爾、諾斯羅普格魯曼、霍尼韋爾、ADI、sensonor等霍尼韋爾、ADI、sensonor等埃姆科等應(yīng)用領(lǐng)域航天、航海航空、無(wú)人系統(tǒng)高端工業(yè)、車輛、飛行體消費(fèi)電子零偏穩(wěn)定性（°/h）<55-5050-1000>1000加速度計(jì)標(biāo)度因數(shù)精度（ppm）<10<500<1000>1000廠商霍尼韋爾、諾斯羅普格魯霍尼韋爾、Safran霍尼韋爾、ADI、Safran、Bosch、TDK曼SiliconSensing、美泰科技42來源：《慣性穩(wěn)定平臺(tái)中陀螺技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用研究》，芯動(dòng)聯(lián)科招股書，中泰證券研究所慣性傳感器助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、導(dǎo)航定位4.3IMU在人形機(jī)器人中扮演什么角色？IMU在人形機(jī)器人中發(fā)揮的作用主要體現(xiàn)在精確的姿態(tài)控制和平衡維持、導(dǎo)航和定位、動(dòng)作執(zhí)行和路徑規(guī)劃3個(gè)方面，具體看其應(yīng)用方向在于慣性導(dǎo)航和測(cè)量穩(wěn)控。?姿態(tài)控制和平衡：慣性穩(wěn)控是通過連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)姿態(tài)與位置變化，利用伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)姿態(tài)，幫助機(jī)器人維持穩(wěn)定的姿態(tài)和平衡。人形機(jī)器人在執(zhí)行各種動(dòng)作中，需要精確地控制機(jī)體姿態(tài)和平衡。?導(dǎo)航和定位：通過對(duì)角速率和線加速度按時(shí)間積分以及疊加運(yùn)算，可以動(dòng)態(tài)確定自身位置變化，其優(yōu)勢(shì)在于不借助外源信息，可以獨(dú)立使用。同時(shí)IMU可以與衛(wèi)星定位結(jié)合，提供準(zhǔn)確的室內(nèi)和室外定位信息，人形機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中導(dǎo)航和定位的能力大大提升。? 動(dòng)作執(zhí)行和路徑規(guī)劃：基于IMU的測(cè)量數(shù)據(jù)，人形機(jī)器人可以更精確地執(zhí)行各種動(dòng)作，如行走、轉(zhuǎn)彎、跳躍等。此外，IMU數(shù)據(jù)還可以用于路徑規(guī)劃，幫助機(jī)器人避開障礙物，規(guī)劃出更合理的運(yùn)動(dòng)軌跡。圖表60：慣性導(dǎo)航、測(cè)量穩(wěn)控原理示意圖測(cè)量穩(wěn)控慣性導(dǎo)航來源：芯動(dòng)聯(lián)科招股書、中泰證券研究所43慣性傳感器助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、導(dǎo)航定位4.4MEMS慣性傳感器市場(chǎng)空間廣闊預(yù)計(jì)未來整體MEMS慣性傳感器市場(chǎng)平均維持8%-10%年化增速。根據(jù)YoleIntelligence的統(tǒng)計(jì)，全球MEMS慣性傳感器的市場(chǎng)規(guī)模從2018年的28.31億美元、31.21億顆增長(zhǎng)至2021年的35.09億美元、39.39億顆，預(yù)計(jì)該市場(chǎng)將于2027年增長(zhǎng)至49.43億美元、60.60億顆，2018-2027年銷售額及銷售量的CAGR分別為6.39%和7.65%。IMU：預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模從2018年的13.19億美元、12.04億顆增長(zhǎng)至2027年27.92億美元、22.82億顆，2018-2027年銷售額及銷售量的CAGR分別為8.15%和7.36%。MEMS加速度計(jì)：預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模從2018年的9.14億美元、10.23億顆增長(zhǎng)至2027年16.41億美元、24.28億顆，2018-2027年銷售額及銷售量的CAGR分別為6.72%和10.08%。圖表61：2018-2027年全球MEMS慣性傳感器市場(chǎng)結(jié)構(gòu)（億美元）

圖表62：2018-2027年全球MEMS慣性傳感器市場(chǎng)結(jié)構(gòu)（億顆）44來源：YoleIntelligence，中泰證券研究所來源：YoleIntelligence，中泰證券研究所慣性傳感器助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、導(dǎo)航定位4.5高性能MEMS慣性傳感器較為稀缺2021年高性能MEMS慣性傳感器約占MEMS慣性傳感器市場(chǎng)的20%。高性能MEMS慣性傳感器主要適用于高端工業(yè)、無(wú)人系統(tǒng)、高可靠等應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2021年，全球高性能MEMS慣性傳感器市場(chǎng)規(guī)模約7.1億美金（含MEMS慣性傳感器系統(tǒng)），對(duì)應(yīng)約45億元人民幣，目前慣性MEMS傳感器的主要市場(chǎng)仍然集中在消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域，對(duì)產(chǎn)品的整體參數(shù)、性能要求相對(duì)較低。我們預(yù)計(jì)，高性能MEMS慣性傳感器的增長(zhǎng)速度應(yīng)遠(yuǎn)高于整體MEMS慣性傳感器市場(chǎng)增速。L3級(jí)別智能駕駛打開成長(zhǎng)空間。無(wú)人系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛是高性能MEMS慣性傳感器的重要下游。汽車最初應(yīng)用MEMS加速度計(jì)測(cè)量汽車運(yùn)行狀態(tài)；MEMS陀螺儀用于檢測(cè)車身穩(wěn)定性。隨著自動(dòng)駕駛進(jìn)入L3時(shí)代，使用IMU+衛(wèi)星導(dǎo)航是目前高精度定位的主要解決方案。根據(jù)艾媒咨詢預(yù)測(cè)估算，全球無(wú)人駕駛汽車市場(chǎng)規(guī)模2021-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率為49.74%。需求測(cè)算：按目前全球汽車銷量平均8000萬(wàn)臺(tái)估算，若2030年全球L3級(jí)別智能駕駛滲透率達(dá)到10%，單臺(tái)汽車使用1顆IMU，全球智能駕駛IMU市場(chǎng)規(guī)模為136億元。圖表63：全球無(wú)人駕駛汽車市場(chǎng)規(guī)模（億美元） 圖表64：2030年全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)（億美元）全球汽車銷售量L3級(jí)別滲透率單車IMU價(jià)值量IMU市場(chǎng)空間(億（萬(wàn)臺(tái)）（%）（元）元）800010%170013645來源：IImedia，中泰證券研究所 來源：YoleIntelligence，中泰證券研究所慣性傳感器助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制、導(dǎo)航定位4.6競(jìng)爭(zhēng)格局：國(guó)外廠商主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)企業(yè)追趕MEMS行業(yè)主要采用Fabless和IDM兩種經(jīng)營(yíng)模式。IDM是指公司整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游業(yè)務(wù)，集芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、芯片封裝和芯片測(cè)試于一體。擁有晶圓廠和與產(chǎn)品相適應(yīng)的工藝平臺(tái)，能夠更好地進(jìn)行工藝與設(shè)計(jì)的協(xié)同優(yōu)化并加快產(chǎn)品迭代，但同時(shí)投資規(guī)模巨大。采用IDM模式的企業(yè)主要包括博世、霍尼韋爾、ST、英特爾和三星等。而采用Fabless模式的MEMS企業(yè)主要負(fù)責(zé)MEMS產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與銷售，將生產(chǎn)、封裝、測(cè)試等環(huán)節(jié)外包。通常對(duì)資金和規(guī)模要求相對(duì)較低，因此大部分集成電路生產(chǎn)企業(yè)采用Fabless模式。國(guó)外廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)YoleIntellegence數(shù)據(jù)，MEMS加速度計(jì)、MEMS陀螺儀、IMU領(lǐng)域海外前五大公司2021年市占率分別為84%、83%、88%，處于絕對(duì)領(lǐng)