人形機器人行業(yè)市場前景及投資研究報告：傳感器具身感知

證券研究報告?zhèn)鞲衅鳎喝诵螜C器人實現(xiàn)“具身感知”的關鍵——人形機器人系列深度PPT（四）行業(yè)評級：看好2024年2月18日傳感器：人形機器人

“具身感知”的關鍵，空間大1、傳感器：人形機器人感知內外部環(huán)境的基礎，預計產(chǎn)業(yè)化成熟后在人形機器人BOM成本中占比合計約22%人形機器人主要包含四大核心技術模塊：環(huán)境感知模塊、智能AI芯片模塊、運動控制模塊、操作系統(tǒng)模塊。其中環(huán)境感知模塊主要由負責數(shù)據(jù)采集與環(huán)境認知的傳感器構成。根據(jù)馬斯克2024年1月16日發(fā)布的視頻，Optimus已可在桌面上進行疊衣服操作，隨著人形機器人目標應用場景從工業(yè)場景向家庭場景拓展，對人形機器人傳感器體系提出更高要求：（1）力矩傳感器：用于關節(jié)處測量力矩/扭矩，按照測量維度可分為一至六維力傳感器。產(chǎn)業(yè)化成熟后，在人形機器人BOM成本中占比約16%；（2）觸覺傳感器：用于靈巧手等部位實現(xiàn)觸覺反饋，主要有MEMS和柔性電子皮膚兩種技術路線。產(chǎn)業(yè)化成熟后，在人形機器人BOM成本中占比約3%；（3）視覺傳感器：人形機器人的“眼睛”，利用環(huán)境和物體對光的反射來獲取及感知信息。產(chǎn)業(yè)化成熟后，在人形機器人BOM成本中占比約2%；（4）慣導IMU：能夠測量人形機器人的角速度、加速度。產(chǎn)業(yè)化成熟后，在人形機器人BOM成本中占比約1%。2、市場規(guī)模：力矩傳感器、視覺傳感器、慣導應用場景廣泛，觸覺傳感器仍處于早期發(fā)展階段，人形機器人打開較大增量市場空間目前全球力矩傳感器、柔性觸覺傳感器、視覺傳感器、慣導IMU的市場規(guī)模分別為589、110、880、43億元，預計至2030年人形機器人領域增量市場空間分別達333、47、37、23億元。3、競爭格局：目前人形機器人領域傳感器供應以海外廠商為主，國內企業(yè)起步較晚，有望借力人形機器人產(chǎn)業(yè)趨勢彎道超車（1）力矩傳感器：應變式六維力矩傳感器應用較廣、壁壘較高，目前國內廠商體量較小。六維聯(lián)合加載設備是重要設備，應變片和人工成本是降本關鍵。（2）觸覺傳感器：由于應用領域受限、工藝壁壘較高，目前主要以國際生產(chǎn)廠商為主，國內廠商在設計研發(fā)、材料研究、批量化生產(chǎn)等方面持續(xù)突破。（3）視覺傳感器：基恩士和康耐視作為機器視覺龍頭占據(jù)超60%的全球市場份額，2021年國內機器視覺企業(yè)銷售額在1億以上的企業(yè)僅占16.5%。（4）慣導IMU：

2022年BOSCH以33%的市場份額排名第一，ST和TDK分別占比25%和21%

，中國IMU市場最大本土廠商為矽睿科技，市占率為2%

。4、投資建議：傳感器是人形機器人感知模塊的關鍵，受益于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提速。力矩傳感器：推薦柯力傳感，關注東華測試、中航電測；觸覺傳感器：關注漢威科技；視覺傳感器：關注奧比中光；慣導IMU：推薦華依科技，關注芯動聯(lián)科等。25、風險提示：中美貿易沖突超預期、AI技術迭代不及預期、數(shù)據(jù)測算偏差風險。01人形機器人快速發(fā)展，引領傳感器需求爆發(fā)Part

13傳感器的核心是數(shù)據(jù)采集，由三部分構成1.1

傳感器一般由敏感元件、微處理器、信號轉換電路三部分組成。其中敏感元件是指直接感受測量信息，并輸出與被測量信息成確定關系的某一物理量的元件；微處理器是指以敏感元件的輸出為輸入，把輸入數(shù)據(jù)轉化為電路信息的元件；基本轉換電路再將電路參數(shù)轉換成便于測量的電量。

傳感器的核心是數(shù)據(jù)采集，其工作原理是：敏感元件將被測的物理量、化學量轉換成相應的電信號，送到信號調制電路中，經(jīng)過濾波、放大、A/D轉換后送達微處理器。微處理器對接收的信號進行計算、存儲、數(shù)據(jù)分析處理后，一方面通過反饋回路對傳感器與信號調理電路進行調節(jié)，以實現(xiàn)對測量過程的調節(jié)和控制；另一方面將處理的結果傳送到輸出接口，經(jīng)接口電路處理后按輸出格式、界面定制輸出數(shù)字化的測量結果。圖：智能傳感器基本結構圖：傳感器電路基本模塊工作原理被測量電量敏感元件微型處理器信號轉換電路（二次信號）（一次信號）直接感受被測量?

一般不直接感受被測量?

將敏感元件的輸出量轉換為電路參數(shù)，如電阻、電感、電容或電流、電壓資料：《物理網(wǎng)前沿實踐》，納芯微招股書，浙商證券研究所4傳感器的發(fā)展歷程可以分為五個階段1.2

根據(jù)不同的技術特征和應用領域，傳感器的發(fā)展可以分為機械化時代（人類出現(xiàn)-1870年前后）、電氣化時代（1870年-1940年）、半導體化時代（1940年-1970年）、微機械化時代（1970年-2010年）、智能化時代（2010年至今）五個階段。

智能化時代前，傳感器的發(fā)展更多關注于傳感器原有功能的提升，傳感器更像一個獨立的個體。進入智能化時代后，下游應用場景的需求開始被更多考慮，傳感器更多作為一個智能化系統(tǒng)的一部分開始發(fā)展。

傳感器在發(fā)展過程中體現(xiàn)出的主要趨勢是多功能化、高性能化、低成本化、微型化，這也將是未來傳感器的發(fā)展主要方向。圖：傳感器發(fā)展歷程機械化時代（早期-1870年）

電氣化時代（1870-19040）

半導體化時代（1940-1970）

微機械化時代（1970-2010）

智能化時代（2010至今）出現(xiàn)最早的機械式傳感器，如指南車、天平、日晷儀、地動儀等，主要利用機械結構和運動原理來實現(xiàn)檢測功能，應用于方向、長度、重量、時間和地震等方面。出現(xiàn)最早的電氣式傳感器，如熱電偶、光電管、光敏電阻、霍爾元件、磁阻元件等，主要利用電學效應和電路原理來實現(xiàn)檢測功能，應用于溫度、電流、磁場、光強等方面。出現(xiàn)最早的半導體式傳感器，如半導體熱電偶、集成溫度傳感器、聲學溫度傳感器、紅外傳感器等，主要利用半導體材料和集成電路技術來實現(xiàn)檢測功能，應用于溫度、光強、距離等方面。出現(xiàn)最早的微機械式(MEMS)傳感器，如微機械陀螺儀、微機械加速度計、等，主要利用微機械技術和微加工技術來實現(xiàn)檢測功能，應用于角速度、加速度、壓力等方面。出現(xiàn)更先進的智能式傳感器，傳感器集成功能日益豐富，不僅傳統(tǒng)測量性能進一步提升，同時開始集成更多計算能力，將更多數(shù)據(jù)處理工作放在邊緣端，減少對中心處理器的依賴，即邊緣計算。資料：海伯森官網(wǎng)，浙商證券研究所5人形機器人快速發(fā)展，有望成為下一個傳感器需求爆發(fā)方向1.3

從具體的下游分別看，傳感器主要聚焦在汽車電子、工業(yè)自動化控制、網(wǎng)絡通信領域，分別占比達到

24%、

21%、21%，占主要部分。此外，消費、醫(yī)療等領域對智能傳感器的使用量也較為普遍。

2023年11月2日，工信部引發(fā)《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》，提出人形機器人有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品。與人形機器人相關的傳感器包括主要包括力矩傳感器、觸覺傳感器、視覺傳感器、慣導傳感器、編碼器等。隨著人形機器人領域的快速發(fā)展，此類傳感器的需求有望迎來新一波增長。2020年傳感器主要下游市場分布12%汽車電子24%7%工業(yè)控制網(wǎng)絡通信消費電子醫(yī)療電子其他15%21%21%6資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，浙商證券研究所02傳感器是人形機器人感知模塊的基礎Part

27傳感器是人形機器人感知模塊的基礎2.1

人形機器人主要包含四大核心技術模塊：環(huán)境感知模塊、智能AI芯片模塊、運動控制模塊、操作系統(tǒng)模塊。其中環(huán)境感知模塊主要負責數(shù)據(jù)采集與環(huán)境認知（視覺、聲音、

、壓感、光感）等傳感器。

感知模塊是人形機器人感知內外部環(huán)境的基礎。傳感器是機器人具有類人直覺與反應能力的基礎，

起到內部反饋控制，感知并于外部環(huán)境產(chǎn)生交互的作用。根據(jù)檢測對象，傳感器可分為內部傳感器和外部傳感器，內部傳感器用于檢測機器人自身狀態(tài)，如手臂間角度、機器人運動工程中的位置、速度和加速度等；外部傳感器用于檢測機器人所處的外部環(huán)境和對象狀況等，如抓取對象的形狀、空間位置、有沒有障礙、物體是否滑落等。傳感器是人形機器人實現(xiàn)檢測和控制的首要環(huán)節(jié)機器人傳感器可以分為外部傳感器與內部傳感器位置（位移傳感器）內部傳感器速度和加速度傳感器觸覺傳感器傳應力傳感器感器接近度傳感器聲覺傳感器外部傳感器溫度傳感器滑覺傳感器距離傳感器視覺傳感器8資料：中華網(wǎng)，YOLE，艾瑞咨詢，CSDN，電子產(chǎn)品世界，浙商證券研究所特斯拉人形機器人產(chǎn)業(yè)化推進，離不開傳感器系統(tǒng)的更新迭代2.2

相較于用于檢測人形機器人各個內部系統(tǒng)的內部傳感器，用于獲取人形機器人的作業(yè)對象對外界環(huán)境的相關信息的外部傳感器價值量更高，也是目前眾多人形機器人應用探索的方向。

2023年12月13日，特斯拉通過X平臺發(fā)布第二代Optimus人形機器人，其運動靈活性和精細操作能力顯著提升，這離不開人形機器人傳感器系統(tǒng)的更新和優(yōu)化。Optimus身體關節(jié)主要應用了力矩傳感器，以感受末端復雜多維的力；手部主要應用了觸覺傳感器，實現(xiàn)精細運控。關節(jié)所用傳感器示意圖特斯拉第二代Optimus發(fā)布視頻中，運動靈活性和精細操作能力顯著提升旋永磁體非接觸式力矩傳感器轉輸入位置傳感器執(zhí)行器輸出位置傳感器力傳感器線性執(zhí)位置傳感器永磁體行器9資料：白芙堂機器人，特斯拉AI

day，浙商證券研究所整理隨人形機器人擬人化程度提升，傳感器用量提升空間大2.3

根據(jù)靈巧手龍頭Shadow

Robot在公司官網(wǎng)披露的信息，

其Shadow靈巧手使用了129個傳感器，以最大程度的模仿人手的功能。每一個靈巧手擁有和人手同等數(shù)量的24個關節(jié)和20個可單獨控制的自由度，使用的傳感器包括指尖壓力傳感器，張力傳感器等。

哈爾濱工業(yè)大學與德國宇航中心機器人與系統(tǒng)動力學研究所聯(lián)合開發(fā)的DLR靈巧手具有12個關節(jié)，由線性驅動器驅動。

DLR－I手共具有112個傳感器，大約1000個機械零件和1500個電子元件。為實現(xiàn)手的精確操作，每個手指的指尖安裝了一個微型6維力／力矩傳感器，每個手指指尖的輸出力為30N。Shadow

Robot

靈巧手示意圖DLR－I靈巧手示意圖10資料：Shadow

Robot官網(wǎng)，硅步機器人，《基于靈巧手觸覺信息的未知物體類人探索策略》，《智能機器人靈巧手的研究》，浙商證券研究所2.4

全球傳感器市場龐大，中國傳感器市場占比逐漸提升

中國市場占全球傳感器比例穩(wěn)步提升，從2018年占比19%提升到2022年占比23%。數(shù)據(jù)顯示，全球傳感器市場規(guī)模從2018年的10003億元增長到2022年13240億元，2018-2022年均復合增長速度達7%。中國傳感器市場發(fā)展增速穩(wěn)定，從2018年的1942億元增長到2022年3150億元，2018-2022年均復合增長速度達13%。

根據(jù)賽迪顧問，2022年中國傳感器細分市場中，壓力傳感器占比最高，約19%；圖像傳感器占比13%；其次是位置傳感器、流量傳感器、生物傳感器、運動傳感器等。全球、中國傳感器市場規(guī)模及增速（億元，%）2022年中國傳感器市場結構（%）壓力傳感器生物傳感器射頻傳感器圖像傳感器運動傳感器氣體傳感器位置傳感器距離傳感器其他流量傳感器溫濕度傳感器全球傳感器市場規(guī)模（億元）中國傳感器市場規(guī)模（億元）全球YOY中國YOY160001400012000100008000600040002000020%18%16%14%12%10%8%2%1324018%9%1227119%11533109205%15%6%1000313%9%8%8%13%10%8%7%6%2951.86%8%315025104%218919422%0%9%9%20182019202020212022E注：以美元：人民幣

7.18：1的匯率進行換算資料

，賽迪顧問，浙商證券研究所11：預計在人形機器人產(chǎn)業(yè)化成熟階段，傳感器BOM成本占比約22%2.5產(chǎn)業(yè)化初期產(chǎn)業(yè)化成熟階段部件細分零部件一維力矩傳感器單機用量（個）

單價（元）

單機價值量（元）

價值占比

單機用量（個）

單價（元）

單機價值量（元）

價值占比

降本空間24450012000320005%22420044004%-63%-63%六維力矩傳感器800013%30001200012%IMU23100010006002000300072001%1%3%236007003001200210036001%2%3%-40%-30%-50%傳感器攝像頭觸覺傳感器（假設為MEMS壓力反饋單元）1212圖：產(chǎn)業(yè)化初期及產(chǎn)業(yè)化成熟階段，傳感器在人形機器人BOM成本中占比分別為23%、22%產(chǎn)業(yè)化初期產(chǎn)業(yè)化成熟階段旋轉執(zhí)行器靈巧手直線執(zhí)行器動力系統(tǒng)軟件能力傳感器旋轉執(zhí)行器靈巧手其他硬件直線執(zhí)行器動力系統(tǒng)軟件能力傳感器內外骨骼其他材料內外骨骼其他材料其他硬件0%5%1%9%1%1%

7%2%7%14%18%9%1%11%40%23%29%22%12資料：浙商證券研究所測算（注：靈巧手中的觸覺傳感器歸類在傳感器類別下）人形機器人高速發(fā)展，各類傳感器市場打開成長空間2.6人形機器人高速發(fā)展給力矩傳感器、IMU、視覺傳感器、觸覺傳感器帶來的全球市場增量測算2024年

2025年

2026年

2027年

2028年

2029年

2030年2024年

2025年

2026年

2027年

2028年

2029年

2030年81

82

83

83

84

85

85合計

人形機器人需求量（萬臺）

12.0

23.7

38.2

66.0

94.4

133.1

177.2世界總人口（億人）YOY力矩傳感器1.0%

0.9%

0.9%

0.9%

0.9%

0.9%

0.8%25%

25%

25%

25%

25%

24%

24%10%

10%

11%

11%

11%

11%

12%65%

65%

64%

64%

64%

64%

64%1.7%

2.3%

3.1%

4.1%

5.0%

5.9%

6.8%0.2%

0.3%

0.4%

0.5%

0.6%

0.8%

0.9%單機用量

28282828282828均價（元）

1600

1280

1024

9228292197462786723330-14歲人口占比65歲以上人口占比15-64歲人口占比目標收入群體：前百分比目標市場滲透率市場空間（億元）

5485110170YOY58%

29%

56%

29%

27%

20%TOC端IMU單機用量22281062222均價（元）

1000

90077010731146941866023市場空間（億元）24TO

C端人形機器人需求量（萬臺）傳感器YOY78%

45%

64%

36%

34%

26%5.39.57.815.7

25.8

34.1

43.9

54.8視覺傳感器單機用量3333333全球工業(yè)就業(yè)人數(shù)（億人）

7.77.97.98.08.18.2均價（元）

1000

920市場空間（億元）YOY8461080416764227262968937全球服務業(yè)就業(yè)人數(shù)（億人）17.3

17.7

18.0

18.3

18.7

19.0

19.40.01%

0.01%

0.02%

0.04%

0.06%

0.09%

0.13%47TOB端82%

48%

64%

36%

34%

26%人形機器人替代比例觸覺傳感器單機價值量（元）

5000

4500

4050

3645

3281

2952

2657TO

B端人形機器人需求量（萬臺）6.714.3

22.5

40.3

60.2

89.3

122.4市場空間（億元）6111524313947合計

人形機器人需求量（萬臺）

12.0

23.7

38.2

66.0

94.4

133.1

177.2：Tesla

AIDay，浙商證券研究所測算YOY78%

45%

56%

29%

27%

20%13資料03力矩傳感器：關節(jié)部位感知并度量力的關鍵部件Part

314力矩傳感器是人形機器人關節(jié)處感知并度量力矩的核心3.1

力矩傳感器是感知并度量力矩的關鍵部件。力矩傳感器又稱為扭矩傳感器，可對各種旋轉或非旋轉機械部件上的扭轉力矩進行感知檢測，能夠將扭力的物理變化轉換成電信號，具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長等優(yōu)點。

根據(jù)日商環(huán)球訊息有限公司

(GII)，2022年全球扭矩傳感器市場規(guī)模約589億元人民幣，預計將以9%的復合增速增長至2028年的984億元人民幣。全球扭矩傳感器市場空間有望從2022年的589億元增長至2028年的984億元，CAGR=9%全球扭矩傳感器市場規(guī)模（億元，人民幣）1,2001,0008006004002000984CAGR=9%5892022年2028年15資料：日商環(huán)球訊息有限公司

(GII)，鑫精誠傳感器，浙商證券研究所力矩傳感器是人形機器人關節(jié)處感知并度量力的核心3.1

按照測量維度，力矩傳感器可以分為一至六維力傳感器：一維力傳感器：力的方向和作用點是固定的，可以選擇用一維力傳感器進行測量；三維力傳感器：力的方向隨機變化，但力的作用點保持不變，并且與傳感器的標定參考點重合，則應該用三維力傳感器；六維力傳感器：如果力的方向和作用點都在三維空間內隨機變化，此時應該選擇用六維力傳感器進行測量。六維力傳感器的內部算法，會解耦各方向力和力矩間的干擾，使力的測量更為精準。一維力傳感器三維力傳感器六維力傳感器一維力傳感器的標定坐標軸為OZ軸，如果被測量力F的方向能完全與0Z軸重合，那么此時用一維力傳感器就能完成測量任務。力F的作用點P始終與傳感器的標定參考點O保持重合，力F的方向在三維空間中隨機變化，這種情況下用三維力傳感就能完成測量任務，它可以同時測量Fx、Fy、Fz這三個F的分力?？臻g中任意方向的力F，其作用點P不與傳感器標定參考點重合且隨機變化，這種情況下就需要選用六維力傳感器來完成測量任務，同時測量Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz六個分量。16資料：坤維科技官方公眾號，浙商證券研究所串擾、精度、準度等是力矩傳感器的核心評價指標3.2

指標一——串擾：用來衡量多維力傳感器各測量方向間的耦合影響，可以反映測量誤差水平，是體現(xiàn)產(chǎn)品性能的關鍵指標之一。多維力傳感器的精度與準度

指標二——精度：衡量測量結果之間的重復性，檢定方法是在相同環(huán)境條件下，在額定載荷范圍內，進行多次重復聯(lián)合加載相同一組載荷后，計算得到的傳感器測量值的標準差，并除以量程。

指標三——準度：衡量測量結果與理論真值的偏離程度，獲得方法是對傳感器進行多組、多維聯(lián)合加載，計算得到的傳感器測量值與所加載荷理論真值之間的標準偏差，并除以量程。準度涵蓋了滯后、線性、蠕變等誤差因素，更能體現(xiàn)產(chǎn)品的綜合性能，是多維力傳感器最和新的技術指標之一。

指標四——負載能力和過載能力：負載能力是指傳感器能夠承受的最大負載大小。而過載能力是指傳感器在短時間內能夠承受的超過負載能力的最大負載大小。

指標五——分辨率：傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力，分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負相關性。17資料：坤維科技公眾號，海博森技術官網(wǎng)，快包電子公眾號，浙商證券研究所應變式六維力矩傳感器性能優(yōu)異、應用廣泛3.3

六維力傳感器根據(jù)其將力或力矩轉換為電信號的原理不同，可以分為應變式、壓阻式、電容式和光電式等，其中應變式六維力傳感器具有性能穩(wěn)定、結構簡單、抗干擾能力強且成本可控等優(yōu)勢，得到了廣泛的研究和應用。六維力矩傳感器主要結構六維力矩傳感器力/力矩信息檢測原理力/力矩輸入載荷彈性體解耦方法輸出輸出電壓應變阻值變化應變片測量電路六維力傳感器共由四部分機械元件組成：十字梁型彈性體(簡稱彈性體)、底盤、基座和頂蓋。彈性體結構的主梁的正反面或側面貼有應變片。當外力/力矩作用于傳感器上時，彈性體變形，使粘貼在彈性體上的應變片發(fā)生形變,然后通過應變電橋轉換成電橋的電壓輸出出來。應變片和彈性體是六維力傳感器核心元件。六維力/力矩傳感器測量系統(tǒng)：包括了敏感元件、應變電橋、信號調理電路、數(shù)據(jù)采集及A/D轉換和數(shù)據(jù)處理模塊等，實現(xiàn)了從最初的載荷到彈性應變、應變片的電阻值、輸出電壓，到最終的力/力矩信號的變換過程。18資料：付立悅《多維力傳感器的靜動態(tài)性能研究》，浙商證券研究所應變片是電阻應變式多維力傳感器的核心組件之一3.3

應變片：是電阻應變式多維力傳感器的核心組件之一，應變片包括金屬電阻應變片和半導體應變片。

惠斯通電橋：電路的核心思想是用四個電阻來測一個電阻的值，可以將電阻的變化量轉化為電壓的變化后，通過與已知電阻比較來確定電阻絕對值以及測定電阻的相對變化，通常精度可達

10

到10

Ω/Ω。?4?2應變片結構惠斯通電橋分類雙臂式單臂式全臂式19資料：電子元件技術網(wǎng)，坤維科技公眾號，

HBM，浙商證券研究所六維聯(lián)合加載設備是六維力傳感器生產(chǎn)制造中的重要設備3.4

標定與檢測：標定即建立傳感器原始信號和受力之間的映射關系，獲得傳感器的固件參數(shù)；檢測是獲得傳感器的精準度。

六維力傳感器的標定、檢測與一維力傳感器相比工作量更大、設備要求更高、理論基礎更深，采用六維力聯(lián)合加載標定，才能使傳感器的準度更好、串擾更低。

六維聯(lián)合加載設備是高精度六維力傳感器研發(fā)和生產(chǎn)的必要條件，它可以對力覺傳感器實現(xiàn)正交三個方向力和三個方向力矩的同時精確加載，只有在傳感器標定和檢測過程中采用這種六維聯(lián)合加載的方式，才能實現(xiàn)優(yōu)于0.5%FS準度。六維聯(lián)合加載標定及檢測設備20資料：坤維科技，浙商證券研究所六維力矩傳感器的降本核心在于應變片和人工成本3.5

目前六維力矩傳感器生產(chǎn)的主要成本在于應變片和人工成本。（1）應變片：每個六維力矩傳感器通常需要使用約30-40個應變片，在軟硬件方面都存在諸多技術難點，導致應變片成本較高。（2）人工成本：在目前國內外技術條件下，六維力矩傳感器生產(chǎn)的貼片、溫度補償、測試等核心環(huán)節(jié)仍然須由人工完成，生產(chǎn)過程全自動化存在困難，人工成本較高。

MEMS技術的應用有望進一步降低成本。MEMS工藝以成膜工序、光刻工序、蝕刻工序等常規(guī)半導體工藝流程為基礎，利用微細加工技術，將機械零件、電子電路、傳感器、執(zhí)行機構集成在一塊電路板上的高附加值元件，其系統(tǒng)尺寸在幾毫米乃至更小，其內部結構一般在微米甚至納米量級，可大批量生產(chǎn)。通過信號處理器，以一個獨立的智能系統(tǒng)將光、電等形式與外界進行通信進行信號轉換、放大和計算等處理。因此

MEMS技術微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、可大批量生產(chǎn)等特點，產(chǎn)能高，良品率高，可以滿足對傳感器小體積、高性能的要求，實現(xiàn)降本增效?；镜腗EMS工藝MEMS系統(tǒng)的工作原理21資料：柯力傳感公告，

《2020中國MEMS制造白皮書》，齒輪傳動公眾號，煒盛科技，張威等《MEMS概況及發(fā)展趨勢》，浙商證券研究所3.6

預計2027年中國六維力傳感器銷量突破8.4萬套，CAGR＞60%

人形機器人帶來新機遇，六維力傳感器有望進入高速成長期。

高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2022年中國市場六維力/力矩傳感器銷量8360套，同比增長58%，其中機器人行業(yè)銷量4840套，同比增長63%。GGII預計，2027年中國市場六維力傳感器銷量有望突破8.4萬套，復合增長率超過60%，其中機器人行業(yè)銷量有望突破4.2萬套。

2022年中國六維力傳感器市場規(guī)模2.4億元，同比增長52%，其中機器人行業(yè)六維力傳感器市場規(guī)模1.6億元，同比增長54%。2017-2027中國六維力傳感器市場銷量及預測（單位：套，%）2017-2027中國六維力傳感器市場規(guī)模及預測（單位：百萬元，%）22資料：高工機器人（GGII），浙商證券研究所六維力傳感器壁壘較高，國產(chǎn)品牌與外資品牌仍存在差距3.7

六維力傳感器壁壘較高，國產(chǎn)六維力傳感器與外資主流傳感器仍存在差距。從競爭格局看，國際競爭者包括美國的ATI，德國的SCHUNK、加拿大的Robotiq，丹麥的OnRobot以及日本的新東工業(yè)和WACOHTECH。其中，ATI具備領先全球的技術實力，為Kuka、ABB、安川等協(xié)作機器人廠商提供核心產(chǎn)品。

2022年，國產(chǎn)廠商中，ATI、宇立儀器、坤維科技、鑫精誠位于第一梯隊，各家廠商下游應用側重點有所差異。ATI作為全球龍頭，應用面相對更廣；宇立在工業(yè)機器人磨拋行業(yè)和汽車碰撞測試行業(yè)應用更多；坤維科技在協(xié)作機器人、醫(yī)療機器人和康復機器人領域具有明顯優(yōu)勢；鑫精誠將產(chǎn)品推入3C行業(yè)。全球六維力傳感器主流廠商2022中國六維力傳感器市場競爭格局23資料：高工機器人（GGII）

，浙商證券研究所觸覺傳感器：靈巧手實現(xiàn)觸覺感知功能的關鍵部件04Part

424觸覺傳感器目前主要有MEMS、電子皮膚兩種技術實現(xiàn)路徑4.11）MEMS壓力陣列傳感器：通過測量介質的壓力來實現(xiàn)對物理量的檢測。其基本原理是利用微機電系統(tǒng)技術制造出微小結構，通過這些結構對介質產(chǎn)生的壓力進行敏感檢測，并將檢測到的信號轉換為可讀取的電信號。圖：壓力傳感器陣列裝置和機器人PR2手爪圖：五類不同原理的觸覺傳感器的對比分析原理優(yōu)點缺點壓敏電阻漏電流穩(wěn)定性差;體積大，不易實現(xiàn)微型化;功耗高;易受噪聲影響;接觸表面易碎壓阻式

較高的靈敏度;過載承受能力強較高的空間分辨率;電磁干擾影響

多力共同作用時，線性度較低;數(shù)據(jù)實時性差;標較小

定困難測量量程大;線性度好；制造成本

物理尺寸大，不易集成化;易受噪聲影響，穩(wěn)定性光電式電容式低;實時性高差磁場分布難以控制，分辨率低;不同接觸點的一致性差電感式

制造成本低;測量量程范圍大壓電式

動態(tài)范圍寬;有較好的耐用性易受熱響應效應影響25資料：鄧劉劉《智能機器人用觸覺傳感器應用現(xiàn)狀》，浙商證券4.1觸覺傳感器目前主要有MEMS、電子皮膚兩種技術實現(xiàn)路徑2）柔性傳感器（電子皮膚）：是利用柔性材料的物理特性，將外部的力學量轉換為電學量，從而實現(xiàn)對觸覺感知的傳感器產(chǎn)品，具有高靈敏度、高柔韌性、響應速度快、延展性高甚至可以自由彎曲折疊等特點。目前主流的自供電方式為壓電、

摩擦電和熱電三種。其中，壓電領域的研究開展最早，在材料、

性能和器件等方面取得諸多研究成果;

摩擦電作為新興的能源供給研究領域，近年來引起國內外廣泛關注，其相關研究和應用得到迅速發(fā)展；熱電領域的研究在熱能轉換方面?zhèn)涫荜P注，且能實現(xiàn)溫度監(jiān)控，未來集成式可實現(xiàn)多信號檢測的自供電傳感器將成為研究重點。圖：電子皮膚的四種轉換機制26資料：宋愛國《機器人觸覺傳感器發(fā)展概述》

，

QYResearch，鼎達信裝備官網(wǎng)，浙商證券研究所預計2029年全球柔性觸覺傳感器市場達53.2億美元，2022-2029年CAGR=17.9%4.2人形機器人帶來新機遇，或將開拓柔性觸覺傳感器新藍海。

QYResearch報告顯示，2022年全球柔性觸覺傳感器市場規(guī)模約為15.3億美元，預計2029年全球柔性觸覺傳感器市場規(guī)模將達到53.2億美元，2022-2029年復合增長率為17.9%，醫(yī)療及機器人領域需求為市場增長的主要驅動力。柔性觸覺傳感器壁壘較高，主要以國際廠商為主，國內廠商對觸覺傳感器生產(chǎn)較少。全球范圍內柔性觸覺傳感器生產(chǎn)商主要包括Novasentis、Tekscan

Inc.、Japan

Display

Inc.

(JDI)、Baumer

Group、Fraba

Group等。2022年，全球前五大廠商占有大約57.1%的市場份額。2018-2020全球柔性觸覺傳感器市場規(guī)模及預測（單位：百萬美元）全球柔性觸覺傳感器市場前八強生產(chǎn)商排名及市場占有率Novasentis全球市場規(guī)模（百萬美元）Tekscan

Inc.6000Japan

Display

Inc.(JDI)Baumer

Group5322500040003000200010000Fraba

GroupSyntouchCanatu17.9%SenselFORCIOT鈦深科技（深圳）有限公司青島立邦達碳傳感科技廣州埔慧科技153420.9%718佳隆集團201820222029漢威科技27慧聞科技資料：QYResearch，浙商證券研究所05視覺傳感器：人形機器人的眼睛Part

528視覺傳感器為人形機器人植入“眼睛”5.1

機器視覺的本質是為機器植入“眼睛”，利用環(huán)境和物體對光的反射來獲取及感知信息。通過光學裝置和非接觸傳感器，自動接收和處理真實物體的圖像，獲取所需信息或用于控制機器人運動。一個完整的機器視覺系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，硬件主要有光源、鏡頭、相機、圖像采集卡等，軟件則主要由圖像獲取、攝像機標定和獲取發(fā)送目標點的坐標三部分組成。

承載80%信息獲取，機器人視覺為人形機器人“具身智能”中不可或缺的一環(huán)。與汽車視覺類似，機器人視覺需要在移動場景中做到精細描繪，這對感知單元提出了較高要求。同時，人形機器人受限于內部空間，其感知單元需具有更高集成度。

人形機器人的機器視覺領域包括ToF深度相機、結構光、雙目視覺等3D機器視覺解決方案。機器視覺不同解決方案對比視覺解決方案工藝難度精度測量范圍工作原理成像原理距離呈線性關系或在工作范圍內相對固定TOF深度相機較難中遠距離通過計算發(fā)射光的飛行時間來測距近距離高，隨測量距離平方下降近距離近距離通過兩張RGB圖像上特征點匹配方雙目視覺容易容易法，再通過三角測量計算深度近距離高，隨測量距離平方下降投影已知編碼圖案光源的方法來實現(xiàn)快速魯棒的匹配特征點3D結構光29資料：機器視覺life，四元數(shù)視覺，光鑒科技，BFT機器人，雷鋒網(wǎng)，Melexis邁來芯公眾號，浙商證券研究所目前人形機器人主流視覺解決方案5.2主要人形機器人的視覺解決方案對比廠商視覺方案詳細信息機器人視覺外觀特斯拉人形機器人僅使用3個攝像頭(中間魚眼攝像頭、左右各一個視覺攝像頭)，直接嫁接FSD成熟的純視覺方案，或再輔之以力矩、聲學、觸覺、溫度等傳感器。特斯拉優(yōu)必選多目視覺優(yōu)必選WALKER

X采用基于多目視覺傳感器的三維立體視覺定位，采用Coarse-to-fine的多層規(guī)劃算法，第一視角實景AR導航交互及2.5D立體避障技術，實現(xiàn)動態(tài)場景下全局最優(yōu)路徑自主導航。WALKER應用視覺SLAM算法，視覺定位技術已經(jīng)達到商用水平。多目視覺CyberOne搭載的Mi-Sense深度視覺模組是由小米設計，歐菲光協(xié)同開發(fā)完成。Mi-Sense深度視覺模組該模塊主要由iToF模組、RGB模組、可選的IMU模塊組成，產(chǎn)品在測量范圍內精度高達1%，應用場景十分廣泛，可通過第三方實驗室IEC

60825-1認證，

滿足激光安全Class1標準。小米TOF深度相機TOF深度相機在Atlas頭部保護罩內的感知傳感器為并列高度的視覺相機和深度相機。Atlas使用TOF深度相機以每秒15幀的速度生成環(huán)境的點云，點云是測距的大規(guī)模集合。波士頓動力30資料：特斯拉AIDay，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，車右智能，BFT機器人公眾號，機器之心，浙商證券研究所5.3

預計2025年全球機器視覺市場將達到1276億元

全球機器視覺市場規(guī)模處于擴張期，機器視覺主要下游應用行業(yè)增速明顯。雖然機器視覺屬于新興技術，發(fā)展時間不長，

但已經(jīng)形成了從上到下、多行業(yè)領域并行的市場。GGII數(shù)據(jù)顯示，2022年中國機器視覺市場規(guī)模約169億元（該數(shù)據(jù)未包含自動化集成設備規(guī)模），同比增長22%，預計2025年我國機器視覺市場規(guī)模約349億元。2016-2021年全球機器視覺行業(yè)規(guī)模銷售收入從417.4億元上漲至804億元，預計2025年全球市場規(guī)模將達到1276.1億元，2020年到2025年5年復合增長率約為12%。2016-2025中國機器視覺市場規(guī)模及預測（單位：億元，%）2016-2025年全球機器視覺市場規(guī)模及預測（單位：億元，%）1,40040%40060%1276.134923%350300250200150100501,2001,00080060040020001119.347%13828325%990.528%879.2

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2025E中國機器視覺市場規(guī)模（億元）

YOY2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023E

2024E

2025E全球機器視覺市場規(guī)模（億元）

YOY31資料：高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所，MarketsandMarkets，浙商證券研究所全球機器視覺龍頭市占率超60%，空間大5.4

我國機器視覺市場起步晚，全球機器視覺行業(yè)龍頭市場份額占比超60%。我國機器視覺市場起步較晚，直到20世紀末期才陸續(xù)有相關技術公司成立，2021年國內機器視覺企業(yè)銷售額在1億以上的企業(yè)僅占16.5%，我國大部分機器視覺企業(yè)銷售規(guī)模較小，機器視覺市場的市場主要被美、德、日品牌占據(jù)，主要有美國康耐視、德國巴斯勒、日本基恩士和歐姆龍等。其中基恩士和康耐視作為全球機器視覺行業(yè)的兩大巨頭，壟斷了超60%的全球市場份額。

傳感器工業(yè)市場空間廣闊，國內市場處于快速發(fā)展階段。3D視覺感知行業(yè)屬于新興行業(yè)，其中英飛凌、奧比中光、瑞芯微、

華捷艾米等向市場推出了各自研發(fā)的

3D

視覺傳感器產(chǎn)品。此前工業(yè)級應用市場相關技術主要由歐美國家的大型工業(yè)生產(chǎn)廠商主導，但近年來隨著國內企業(yè)對高精密

3D

測量技術的不斷積累，國產(chǎn)設備憑借較高的性價比開始替代進口設備，且不斷拓展工業(yè)領域新的應用，空間廣闊。2021全球機器視覺企業(yè)競爭格局2021年中國機器視覺企業(yè)競爭格局31%33%38%55%1%2%2%5%6%9%7%4%7%基恩士康耐視巴特勒天準科技奧普特其他企業(yè)基恩士康耐視凌云光奧普特天準科技巴斯勒其他32資料：華經(jīng)情報網(wǎng)，立鼎產(chǎn)業(yè)研究院，北京勵德展覽官網(wǎng)，浙商證券研究所電子器件、通用感光芯片在視覺傳感器成本中占比較高5.5

電子器件、通用感光芯片在成本中占比較高。以奧比中光2021年的主要采購情況為例：奧比中光的主要采購電子器件和結構件占比較大，電子器件占采購金額的23.38%，結構件占9.52%，通用感光芯片的單價最高，為16.71元。機器視覺公司的核心零部件單價及成本占比（以奧比中光2021年數(shù)據(jù)為例）名稱通用感光芯片電子器件自研芯片激光發(fā)射器鏡頭單價（元/件）16.710.33占采購金額總比例8.15%23.38%4.25%14.4214.393.371.68%2.54%結構件3.489.52%濾光片2.160.65%衍射光學元件2.550.52%33資料：奧比中光招股書，浙商證券研究所慣導IMU：人形機器人姿態(tài)控制的核心06Part

634慣導IMU是人形機器人姿態(tài)控制的關鍵6.1

慣性傳感器是一種用于測量物體的加速度、角速度和傾斜角度等參數(shù)的電子傳感器。MEMS慣性傳感器指采用MEMS工藝制備的慣性傳感器，與傳統(tǒng)工藝制造的慣性傳感器相比，MEMS器件具有體積小、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特點，被廣泛應用于航空航天、石油化工、汽車、船舶、消費電子、醫(yī)療等領域。

根據(jù)被測物理量，MEMS慣性傳感器可以分為：加速度傳感器，又叫加速度計，是敏感軸向加速度并轉換成可用輸出信號的傳感器；角速度傳感器，又叫陀螺儀，是能夠敏感運動體相對于慣性空間的運動角速度的傳感器。三個MEMS加速度計和三個MEMS陀螺儀組合形成可以敏感載體，利用三維異構集成技術，將MEMS加速度計、陀螺儀、壓力傳感器、磁傳感器和信號外理電路等功能零件集成在硅芯片內，并內置算法，實現(xiàn)芯片級制導、導航、定位等功能。慣性傳感器（IMU）示意圖陀螺儀加速計35資料：和訊康科技，傳感器專家網(wǎng)，芯謀研究，浙商證券研究所慣導IMU是人形機器人姿態(tài)控制的關鍵6.2

慣性傳感器作為機器人的位覺感受器，是人形機器人姿態(tài)控制的核心。慣性傳感器（IMU）主要用來檢測和測量加速度與旋轉運動，可為機器人提供運動感知和控制能力，例如實現(xiàn)機器人姿態(tài)控制、行走穩(wěn)定性、步態(tài)協(xié)調性、模仿人類動作等活動。IMU在人形機器人中的應用主流人形機器人廠商IMU相關方案應用方向功能實現(xiàn)示意圖廠商IMU方案慣性導航使用加速度計和陀螺儀來追蹤特斯拉AI表示正在制造自主機器人的基礎模型；其多模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡已經(jīng)應用于客戶車輛——這些網(wǎng)絡接受任意模態(tài)，如攝像視頻、地圖、導航、IMU（慣性測量單元）、GPS等。物體相對于某個已知的狀態(tài)(位置、方向特斯拉優(yōu)必選慣性導航

與速度)的位置和方向。通過處理IMU的觀測數(shù)據(jù)，就可以跟蹤某個物體的位置與姿態(tài)，這也就是慣性導航的過程。IMU慣性測量單元被定義為“無需外部參考的可測量三維線運動及角運動的裝置”，能夠通過測量三個自由度的角加速度和和線加速度以及對加速度的積分慣性測量

和初始速度、位置的疊加運算，得到物體在空間位置中的運動方向和速度，結合慣性導航系統(tǒng)內的運動軌軌跡設定，對航向和速度進行修正以實現(xiàn)導航功能。優(yōu)必選大型機器人采用了六維力、IMU、位置、視覺等多種傳感器數(shù)據(jù)，估計機器人自身運動狀態(tài)和環(huán)境信息，并針對復雜地形研發(fā)特定的行走算法，同時通過平衡控制器實時在線調整，來解決機器人在不平整地形下行走的穩(wěn)定性問題。CyberOne搭載的Mi-Sense深度視覺模組是由小米設計，歐菲光協(xié)同開發(fā)完成。Mi-Sense深度視覺模組該模塊主要由iToF模組、RGB模組、可選的IMU模塊組成。小米IMU在足式機器人中最重要的應用就是做控制閉環(huán)。足式機器人運動動控制的目標就是控制機器人運動到達指定位姿，具體為通過IMU反饋的數(shù)據(jù)，對機器人機身姿態(tài)進行控制，以保證它的roll、pitch、yaw角保持在期望的位置。慣性穩(wěn)控Atlas使用集成

IMU、聯(lián)合位置和力傳感器來控制自身的肢體動作，波士頓動力并通過感知地面來保持平衡。36資料：《IMU與慣性導航基礎知識介紹》，黛爾特官網(wǎng)，CSDN，TeslaAI,

機器之心，雷鋒網(wǎng)，芯動聯(lián)科招股說明書，浙商證券研究所預計全球MEMSIMU市場規(guī)模2027年將增長至27.9億美元，2018-2027年CAGR為8%6.3

IMU取代獨立MEMS加速計和陀螺儀大勢所趨，下游應用擴大帶動慣性傳感器市場持續(xù)增長。隨著MEMS

IMU技術的成熟和系統(tǒng)綜合成本的下降，整個MEMS慣性傳感器市場正在經(jīng)歷巨大的變革，獨立的MEMS加速度計和陀螺儀越來越多地被MEMSIMU所取代。此外，隨著5G帶來的智能手機市場回暖以及汽車智能化的進一步發(fā)展，預計全球MEMS

IMU市場規(guī)模2027年將增長至27.9億美元，2018-2027年CAGR為8%；預計中國MEMS

IMU市場規(guī)模2027年將增長至75.5億元，2018-2027年CAGR為14