人形機器人行業(yè)系列之傳感器：人形機器人感知層核心傳感器成長可期

股票研究行業(yè)專題研究股票研究行業(yè)專題研究證券研究報告人形機器人感知層核心，傳感器成長可期——人形機器人系列之傳感器徐喬威(分析師)張越(分析師)證書編號本報告導(dǎo)讀：586.2億美元，預(yù)計2025年市場規(guī)模將達到3049.4億美元，國產(chǎn)廠億元增長至2021年的20.04億美元。國產(chǎn)廠商中敏芯股份、康機器人增持細分行業(yè)評級相關(guān)報告感器是重點》2024.01.17機器人量產(chǎn)倒計時》2023.12.14機器人《開普勒K1與樂聚AELOS發(fā)布，國產(chǎn)機器人進程加速》2023.11.20器人再提速》2023.11.02器人進程加速》2023.10.25請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分行業(yè)專題研究22of551.傳感器：控制系統(tǒng)核心部件， 3 3 3 52.力傳感器：六維力矩傳感器壁壘較高，性能較優(yōu) 72.1.力/力矩傳感器可精確測量力的大小 72.2.六維力矩傳感器為力控最優(yōu)方案，技術(shù)壁壘高筑 82.3.六維力矩傳感器市場規(guī)模高速增長，國產(chǎn)廠商持續(xù)發(fā)力 3.柔性傳感器：電子皮膚或為觸覺傳感終極方案 3.1.柔性傳感器由柔性基底、薄膜材料等組成 3.2.電子皮膚有望向感知壓力、溫度等多種信號發(fā)展 3.3.柔性傳感市場空間巨大，國產(chǎn)廠商積極布局 5.行業(yè)重點公司 5.1.東華測試：結(jié)構(gòu)力學(xué)測試龍頭，力傳感器國內(nèi)領(lǐng)先 5.2.柯力傳感：力傳感器+工業(yè)物聯(lián)，打造第二增長曲線 5.3.漢威科技：積極布局柔性傳 5.5.康斯特：校準測試業(yè)務(wù)領(lǐng)頭羊，縱向延伸高端傳感器 6.1.傳感器技術(shù)研發(fā)進程不及預(yù)期 6.2.人形機器人商業(yè)化應(yīng)用場景不及預(yù)期 6.3.人形機器人產(chǎn)業(yè)政策落地不及預(yù)期 行業(yè)專題研究33of551.傳感器：控制系統(tǒng)核心部件，市場空間較為廣闊1.1.傳感器分類眾多，壓力傳感器占比較大傳感器是自動化檢測技術(shù)和智能控制系統(tǒng)的重要部件。傳感器是能夠把特定的信息（物理、化學(xué)、生物）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件和裝置。廣義上的傳感器一般由信號檢出器件與信號處理器件兩的狀態(tài)，轉(zhuǎn)換元件將相應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成電參量，而基本電路將電參量接入電路并轉(zhuǎn)換成電量。傳感器的核心部分是轉(zhuǎn)換元件，其決定了傳感傳感器分類較多，壓力傳感器占比最大。傳感器可按檢測對象分為物理量、化學(xué)量以及生物量傳感器，下含力學(xué)量傳感器、熱學(xué)量傳感器、光號形式?jīng)Q定了選用傳感器的類型，在機械自動化與工業(yè)過程控制中，常圖3：傳感器可分為物理、化學(xué)和生物量傳感器其他傳感器,47.4%生物傳感器,6.6%壓力傳感器,17.9%器,10.3%流量傳感器10.2%,溫度傳感器,7.7%行業(yè)專題研究44of55數(shù)據(jù)，我國傳感器產(chǎn)品最大下游領(lǐng)域為汽車電子，占比達到24.2%，其次為工業(yè)制造領(lǐng)域，占比為21.1%，位列三到五名的下游行業(yè)為網(wǎng)圖圖5：我國傳感器下游分布在汽車電子等領(lǐng)域圖圖6：傳感器在人形機器人上應(yīng)用較為廣泛及智慧駕駛、智能穿戴設(shè)備等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳感器市場持續(xù)擴容。全球傳感器市場規(guī)模（億美元）YOY600040003000200005086.44636.74228.63858.23523.53220.72048.02269.12473.42698.42946..2%9.3%9.4%9.5%9.6%9.7%9.7%9.0%9.1%10.8%我國傳感器市場規(guī)模不斷擴大，未來有望延續(xù)較高增速。隨著工業(yè)轉(zhuǎn)型商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，傳感器市場規(guī)模行業(yè)已由2019年的2188.8億行業(yè)專題研究020192020202120222023E我國傳感器高端市場仍被外資品牌主導(dǎo)，但國產(chǎn)化率有明顯提升趨勢。等跨國公司占據(jù)絕大部分國內(nèi)市場份額，高端市場傳感器芯片仍依賴海外企業(yè)，而國內(nèi)頭部企業(yè)產(chǎn)品主要集中在中低端，未形成大批量應(yīng)用。圖9：我國傳感器市場仍為外資品牌主導(dǎo)海外廠商：愛默生、西門子、博世、意法半導(dǎo)體、霍尼韋爾宇立儀器、坤維科技、康斯特等行業(yè)專題研究66of55分，在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等各方面都有廣泛應(yīng)用。近年來國家相繼推出表1：近年來傳感器行業(yè)支持政策密集出臺政策頒布機構(gòu)頒布時間主要內(nèi)容《制造業(yè)可靠性提升《關(guān)于推動能源電子《加快電力裝備綠色《關(guān)于推動輕工業(yè)高《計量發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》感器等傳感器的研制和應(yīng)用。實施儀器設(shè)備質(zhì)量提升工程,強化《物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)（2021-2035年）》新型短距離通信等關(guān)鍵技術(shù)水平和市場競爭（2021-2023年）》數(shù)據(jù)來源：各政府網(wǎng)站、國泰君安證券研究行業(yè)專題研究77of552.力傳感器：六維力矩傳感器壁壘較高，性能較優(yōu)2.1.力/力矩傳感器可精確測量力的大小能夠作為力傳感器的輸入量，經(jīng)處理后輸出為電信號，并將其傳遞至指示器、控制器或計算機等終端。與廣義傳感器類似，力傳感器由力敏元其中力敏電阻器是廣泛運用的力敏元件。力敏電阻器通常包含導(dǎo)電聚合物薄膜（由亞微米尺寸的導(dǎo)電及非導(dǎo)電顆?；|(zhì)組成），其表面受力時常見的力學(xué)輸入量。按照是否涉及加速度，力矩又可分為靜態(tài)力矩（不涉及加速度）和動態(tài)力矩（涉及加速度），靜態(tài)力矩通常為未產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的力矩，而動態(tài)力矩通常為產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的力矩。兩種典型的力矩傳感器設(shè)計是測量軸和測量法蘭，均呈現(xiàn)軸體結(jié)構(gòu)。力矩傳感器通常裝載有應(yīng)變片，其由薄箔和連接到箔的電導(dǎo)體組成。當箔片以及導(dǎo)體形狀發(fā)生變化時，電阻也會發(fā)生變化，從而揭示作用在應(yīng)變片上的負載。如果外部負載作用于傳感器，應(yīng)變計會像彈簧元件一樣產(chǎn)生形變，進而實現(xiàn)測量功行業(yè)專題研究傳感器中。硅應(yīng)變片能夠保持高剛度、穩(wěn)定性和信噪比，具有最優(yōu)的性能水平，缺類型測量原理2.2.六維力矩傳感器為力控最優(yōu)方案，技術(shù)壁壘高筑力矩傳感器。在指定的直角坐標系內(nèi)，六維力矩傳感器能夠同時測量沿具端）。兩端相對受力時，傳感器發(fā)生彈性變形，傳感器內(nèi)部的應(yīng)變計行業(yè)專題研究99of55在精確測量的要求下，六維力矩傳感器是最佳選擇。若如果力的方向和作用點固定，則可選用一維力傳感器；若力的方向隨機變化，但作用點保持不變且與傳感器的標定參考點重合，則可選用三維力傳感器；若力的方向和作用點都在三維空間內(nèi)隨機變化，則應(yīng)選用六維力傳感器進行測量。高精度的六維力矩傳感器能夠解耦各方向力和力矩間的干擾，使力的測量更為精準，并能利用力矩信息來推算獲取受力部件的姿態(tài)，監(jiān)航空航天、汽車、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。在機器人領(lǐng)域，力傳感器可用于實時測量機器人關(guān)節(jié)所受到的力，并實現(xiàn)主動力輸出控制，在高復(fù)雜度工作、協(xié)調(diào)作業(yè)等場景扮演重要角色。機器人中的力傳感器主要有關(guān)節(jié)部位的單軸力矩傳感器和機器人執(zhí)行器末端的六軸力傳感器，測量機器人傳感器具有多元的工業(yè)應(yīng)用場景，主要包含打磨、精密裝配、醫(yī)療、特種作業(yè)、測試等涉及接觸操作、需要多維力感知的場景，其中機器人領(lǐng)行業(yè)專題研究機器人運動的高精度控制對六維力矩傳感器帶來需求。協(xié)同機器人末端化和高性能，目前能夠采取的主要途徑是選用小尺寸（或體積）的敏感元件，從而縮小傳感器結(jié)構(gòu)尺寸?；趬鹤栊?yīng)的敏感元件（如硅應(yīng)變計等）多采用半導(dǎo)體材料和加工工藝，在體積、性能和成本等方面具有顯著優(yōu)勢，已成為實現(xiàn)多維力傳感器小型化的重要技術(shù)途徑之一。將半行業(yè)專題研究導(dǎo)體硅應(yīng)變計應(yīng)用于實現(xiàn)多維力傳感器的小型化涉及特定技術(shù)問題：硅變計的制造工藝一般是在P型硅片襯底上采用擴散法或離子注入法摻雜N型雜質(zhì)形成壓敏電阻，并通過光刻、腐蝕、引線鍵合等工藝形成應(yīng)變計，但易造成應(yīng)變計批次間較大的阻值差異。多維力傳感器采用的應(yīng)變計較多，對一致性有的更高需求，較差的一致性則會導(dǎo)致不同橋路（分量力）的零點輸出差異較大，不利于其后續(xù)的溫度及解耦信號處理與補償，并阻礙傳感器的批量生產(chǎn)。對于貼片工藝，傳統(tǒng)力傳感器通常使用有機粘接劑（硅膠、環(huán)氧等）將金屬（或半導(dǎo)體）應(yīng)變計粘接在傳感器六維力矩傳感器技術(shù)壁壘極高，涵蓋多個方面。六維力傳感器除了形態(tài)多，研發(fā)難度也較大，其非線性力學(xué)特征明顯，要考慮多通道信號的溫漂、蠕變、交叉干擾、數(shù)據(jù)處理的實時性、加載標定的復(fù)雜性等，技術(shù)結(jié)構(gòu)解耦設(shè)計為重要壁壘。力敏感元件的形式和布置直接影響傳感器的靈敏度、剛度、動態(tài)性能、維間耦合等，很大程度上決定傳感器性能的臺。豎梁結(jié)構(gòu)橫向效應(yīng)好、結(jié)構(gòu)簡單、承載能力強，但豎向效應(yīng)差、維間干擾大、靈敏度較低；十字橫梁結(jié)構(gòu)靈敏度高、易加工，易于標定，類傳感器具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力強、誤差不累積等優(yōu)點。貼片位置調(diào)整和電橋組橋設(shè)計進一步消除耦合。特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠大大地降低力敏元件的耦合變形，但其結(jié)構(gòu)上的連續(xù)性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耦合變形沒有辦法完分力傳感器中六個通道中的每一個通道中的輸入信號都會對其他通道的輸出信號造成影響，解耦就是要在一定程度上減小或消除耦合干擾。一般消除耦合或者抑制耦合可以從兩個方向來做，第一種是在生產(chǎn)傳感者抑制耦合；第二種則是利用系統(tǒng)性的數(shù)學(xué)模型，要矩陣解耦，運用數(shù)字信號處理的方法來減少或者消除傳感器的維間耦合該方法對制作工標定與檢測可校準傳感器精度。通過加載理論值的載荷并同時記錄傳感器輸出的對應(yīng)原始信號的方式，建立傳感器原始信號和受力之間的映射關(guān)系，獲得解耦算法的數(shù)學(xué)模型和參數(shù)。在完成標定以后，通過加載已知理論真值的載荷并同時記錄傳感器測量結(jié)果的方式進行檢測，統(tǒng)計、比較測量結(jié)果和理論真值的差異，獲得傳感器的精度和準。簡單說，標行業(yè)專題研究圖24：2022年全球力和力矩傳感器市場0圖25：全球機器人對六維力傳感器需求增長全球機器人市場對六維力傳感器需求量（套）YOY中國機器人市場六維力傳感器規(guī)模（百萬元）YOY9000800070006000500040003000200010000200%200%160%140%120%100%80%60%40%92220%0%201720182019202020212022145740.5%104.3%42.9%58.0%29778360459656806040200100%100%90%80%70%60%5%50%40%30%20%10%0%541565415690.6%10147.2%5333.3%36282128.6%201720182019202020212022產(chǎn)份額低于30%，國內(nèi)廠商主要有宇立儀上市，航天級技術(shù)）、柯力傳感（布局高端力矩傳感）、東華測試（力公司名稱相關(guān)布局航天級技術(shù)賦能民用級產(chǎn)品，致力于提供高精度行業(yè)專題研究行業(yè)專題研究3.1.柔性傳感器由柔性基底、薄膜材料等組成料與剛性材料相對應(yīng)，具有柔軟、低模量、易變形等屬性，對應(yīng)制成的柔性傳感器則具有良好的柔韌性、延展性，可自由彎曲或者折疊，結(jié)構(gòu)形式靈活多樣，且在彎曲和伸展的形態(tài)下仍能表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性和響應(yīng)性。得益于其優(yōu)秀的性能，柔性傳感器已成為現(xiàn)代柔性電子產(chǎn)品的重要組成部分，廣泛運用于電子皮膚、醫(yī)療保健、電子電工、運動器材、圖27：基于納米材料的柔性傳感器應(yīng)用領(lǐng)域廣泛柔性傳感器主要由柔性基底、薄膜材料及電極組成。和的熱塑性聚合物，長期使用溫度可達120℃,具有很好的光學(xué)性，優(yōu)更高的物理機械、氣體阻隔和耐熱性能，長期使用溫度高達160℃,且具備耐紫外線、耐輻射性能。通常會選擇天然橡膠和環(huán)氧樹脂來保護納求可采用金屬、導(dǎo)電氧化物、納米復(fù)合材料等。金屬薄膜能夠保留基底的柔性特性，也可明顯改變其表面特性；透明導(dǎo)電氧化物（TCO）薄膜兼顧可見光范圍光學(xué)透明性和良好的導(dǎo)電性，具有可折疊、重量輕、易見光透射率、高紅外反射率和低電阻率），鎵或鋁摻雜ZnO（GZO或使用，近年來逐漸拓展到低維材料和陣列材料，如碳納米粉復(fù)合膜、碳也為柔性傳感器的主要構(gòu)件，其根據(jù)使用要求不同采用不同的材料及制納米線、銅納米線等）及導(dǎo)電聚合物（聚苯胺等）等，其中碳基納米材料發(fā)展前景表現(xiàn)突出，其通常與各種聚合物結(jié)合，以獲得柔性和穩(wěn)定的相比普通傳感器，柔性傳感器性能更加優(yōu)越。普通傳感器硬脆的性質(zhì)使其難以進行彎曲和延展，測量范圍也因此受限；柔性傳感器借助于碳納米管、石墨烯、高分子膜、高分子電解質(zhì)和有機聚合物等性能優(yōu)越的材種類常用材料可實現(xiàn)的柔性工藝水平適用范圍優(yōu)點缺點器金屬裂器料20%-磁敏、射線敏等傳感器熟有機分子等傳感器和壓電式。化，從而引起其他電信號的變化，從而通過測量電信號的變化計算出外構(gòu)的介質(zhì)材料，介質(zhì)層在受到外界壓力作用下，微結(jié)構(gòu)會發(fā)生比較明顯的變化，引起介質(zhì)材料的介電特性發(fā)生變化，導(dǎo)致電容值產(chǎn)生較為明顯的變化。電容式柔性傳感器一般通過改變介質(zhì)層的材料或進行相關(guān)的結(jié)電流值的器件。根據(jù)其工作原理的不同分為應(yīng)變式和壓阻式。應(yīng)變式柔性傳感器受到外界壓力被拉伸或者壓縮時，導(dǎo)體的橫截面積變化，導(dǎo)電的區(qū)域也發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電阻發(fā)生變化；壓阻式柔性傳感器是基于壓阻效應(yīng)的傳感器，當受到外界壓力作用時，導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率會隨著器。所謂壓電效應(yīng)是指某些電介質(zhì)在受到某一方向的外力作用而發(fā)生形變（包括彎曲和伸縮形變）時，內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象，同時在某兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷。當外力撤去后，電介質(zhì)又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；當外力作用方向改變時，電荷的極性也隨之改變，電介質(zhì)受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。在此過程中，通過電流的大小可以3.2.電子皮膚有望向感知壓力、溫度等多種信號發(fā)展官之一，具有延展性、自愈性、高機械韌性等特征，可以對紋理、溫度變化以及接觸壓力等進行感知，而模仿人類皮膚的特征以及具備相似感知功能的設(shè)備通常被稱為電子皮膚。與人類皮膚相似，電子皮膚具有柔韌、舒適、安全等特點，被視為未來電子技術(shù)的新興發(fā)展方行業(yè)專題研究到外界壓力時，活性功能層將應(yīng)變、濕度、溫電信號，并在功能層兩側(cè)的電極層完成接收和域，從而實現(xiàn)“觸覺”傳輸。柔性基材能夠承圖31：全柔性觸覺壓力傳感器的結(jié)構(gòu)機理形變。提升電子皮膚可拉伸性主要有兩種技術(shù)路徑——材料創(chuàng)新（開發(fā)單一或聚合形式的可拉伸新型材料來制造電子皮膚）或結(jié)構(gòu)設(shè)計（改造在材料創(chuàng)新方面，以下幾種材料通常被納入考慮范圍：①水凝膠：由水行業(yè)專題研究等混合溶劑作為分散劑的三維網(wǎng)狀凝膠，具有良好的可拉伸性、自修復(fù)能力、生物相容性和離子導(dǎo)電率，經(jīng)改造可獲得較高的機械性能，但穩(wěn)定性較差，開發(fā)具有高穩(wěn)定性、耐凍性的水凝膠是當前研究重點；②液態(tài)金屬：液態(tài)金屬具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性及可變形能力，其中鎵及其合金因其低毒性和高導(dǎo)電率在電子皮膚領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其缺點在于表本征導(dǎo)電的聚合物作為構(gòu)筑基元，可同時實現(xiàn)柔韌性、導(dǎo)電性及較好的機械性能。目前已成功應(yīng)用于電子皮膚制備的聚合物材料包括PEDOT:PSS、聚吡咯、聚乙炔、聚的可拉伸導(dǎo)體通過在可拉伸的聚合物基體中混合導(dǎo)電填料在彈性體中形成滲透網(wǎng)絡(luò)，從而為復(fù)合材料提供電流通路，且其外形薄，具有卓越的機械順從性，在柔性電子設(shè)備領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。常用的納米填料有零維納米顆粒、具有高縱橫比的一維納米線以及具有較大表面積的二維納米片；高分子聚合物如降解塑料、聚二甲基硅氧烷和聚乙烯醇在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，通?？紤]以下幾種結(jié)構(gòu)：①波形結(jié)構(gòu)：通過施加預(yù)應(yīng)力對平面結(jié)構(gòu)的基材進行預(yù)拉伸，修飾好所需的活性材料后再釋放預(yù)應(yīng)力，從而將上層的導(dǎo)電或活性材料層改造為波浪結(jié)構(gòu)，使得其形變時能由導(dǎo)電線路（橋）及固定位置的功能性元器件（島）組成，其中蛇形結(jié)構(gòu)較為常見，其形狀簡單、易于加工，可實現(xiàn)電子皮膚的高可拉伸性；折疊、彎曲、拉伸等過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力變化，從而提供高通用性、大變形性和與剛性電子相當?shù)男阅?；剪紙結(jié)構(gòu)將平面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化規(guī)則排列的鏤空結(jié)構(gòu)，是基材能夠充分釋放形變中產(chǎn)生的應(yīng)力，實現(xiàn)更強的可拉伸形變能力；④織物結(jié)構(gòu)：織物大多數(shù)由高分子材料組成，天然具有優(yōu)異的力學(xué)性能，只需要輔以合適的導(dǎo)電及其他功能性材料，即可構(gòu)建優(yōu)異2020of55的化學(xué)鍵（氫鍵、二硫鍵、金屬配位鍵等）通過擴散發(fā)生重組，從而實現(xiàn)自修復(fù)。目前自愈合材料的研究重點聚焦于開發(fā)具有延展性和自愈合相關(guān)，而生物相容性是避免引發(fā)免疫反應(yīng)的重要性質(zhì)。目前開發(fā)生物兼容和生物可降解裝置的相關(guān)研究已有重大進步，使電子皮膚的應(yīng)用更加2121of55假肢機器人的設(shè)計目標是實現(xiàn)精準的類人操作，需要實現(xiàn)高精度的集成感測功能，因此相應(yīng)的柔性電子皮膚需要考慮以下幾個方面的需求：①對多個機械刺激和觸覺反饋進行實時檢測；②集成多功能傳感器，可檢測溫度、濕度、硬度等多種參數(shù)；③人機界面的無線信號傳輸和控制。目前的研究方向需聚焦于可部署的、高分辨率的傳感器皮膚、能夠高效處理密集傳感器信息的算法以及機器人的高精度反饋控制，最終目標是感器可同時檢測壓力、濕度和溫度信號，該電子皮膚由四部分組成：第一層為壓力感應(yīng)層；第二層為溫度傳感層；第三層用于濕度檢測；第四層采用摩擦電采集系統(tǒng)收集生物力學(xué)能量，并為溫度和濕度傳感提供能2222of55圖37：可同時檢測壓力、濕度和溫度信號的三模式電子皮膚結(jié)構(gòu)溫度的升高，離子的遷移率加速，因此傳感器具有高靈敏的溫度、壓力薄膜用于模擬人體皮膚感知，其被設(shè)計成多個條帶形成陣列并配置了多復(fù)合材料的電阻式傳感器及碳納米管等，實現(xiàn)了在普通環(huán)境及水下的溫圖38：具有壓力/應(yīng)變-溫度-其他信號監(jiān)測能力的三模式電子皮膚行業(yè)專題研究2323of55皮膚的電路大多采用蛇形幾何結(jié)構(gòu)，并使用轉(zhuǎn)印技術(shù)將電路組裝到彈性有成本低廉、可擴展生產(chǎn)等優(yōu)勢，但在柔性基材上印刷仍然存在技術(shù)性尤其是集成物理和化學(xué)信號的檢測功能。為了實現(xiàn)對生物皮膚的仿，同時獲取各種形式的數(shù)據(jù)在先進水平的電子皮膚應(yīng)用中十分重要，在面對大數(shù)據(jù)和復(fù)雜算法時通常需要借助外部設(shè)備幫助。若傳感器內(nèi)能夠集成計算能力更強的小型化智能模塊，則有望消除對外部剛性設(shè)備的膚需依賴剛性集成芯片以實現(xiàn)復(fù)雜動作，因此犧牲柔性和拉伸性，并且剛?cè)峤Y(jié)合部位因材料楊氏模量差別較大，會導(dǎo)致器件整體的抗疲勞性下降，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。因此，混合電子皮膚的剛?cè)峤Y(jié)合策略亟待優(yōu)化，3.3.柔性傳感市場空間巨大，國產(chǎn)廠商積極布局圖39：全球柔性電子市場規(guī)模020192020202120222023E20的企業(yè)，企業(yè)數(shù)量眾多，形成了相對分散的競爭格局。中國柔性傳感器行業(yè)專題研究2424of55公司蘇州能斯達）公司蘇州能斯達）公司名稱競爭優(yōu)勢多項自主知識產(chǎn)權(quán)傳感器由柔性顯示技術(shù)衍生而來，具性，柔宇科技的柔性傳感器可應(yīng)用于移動終端智能交通、智能家居、運動長期鉆研柔性織物傳感器理論與技術(shù)，豐富的織物材料與工藝設(shè)計專注于柔性微納傳感技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，目前已形成了自主微納力學(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，解決了柔性微行業(yè)專題研究2525of554.MEMS傳感器：微型化契合人形機器人需求4.1.MEMS傳感器可分為慣性傳感器、壓力傳感器等是指利用硅基半導(dǎo)體制造工藝將微型傳感器、執(zhí)行器以及信號處理和控生產(chǎn)等特點，能夠滿足人形機器人對于傳感器微型化、低功耗以及低成式有其特殊之處。MEMS行業(yè)Fabless模式的特殊之處在于：晶規(guī)模集成電路的設(shè)計企業(yè)只需要負責(zé)芯片的研發(fā)與銷售，但是由于對應(yīng)一套加工工藝方案，所以MEMS芯片設(shè)計企業(yè)需要深度參與第三行業(yè)專題研究2626of55圖41：MEMS產(chǎn)業(yè)鏈包括芯片設(shè)計、晶圓制造等跨學(xué)科知識以及機械制造、半導(dǎo)體制造等跨行業(yè)技術(shù)的積累和整合。藝帶來的偏差等因素對產(chǎn)品性能、品質(zhì)的影響，在芯片設(shè)計環(huán)節(jié)通過與晶圓代工廠基于既有平臺共同開發(fā)適合自身產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，來提升產(chǎn)品批量化生產(chǎn)的穩(wěn)定性；在封裝測試環(huán)節(jié)，封裝結(jié)構(gòu)需要在保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時，實現(xiàn)芯片內(nèi)部與外部的信號交互，而測試環(huán)節(jié)需要公司根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域和性能需求的不同，設(shè)計不同的測試卡控機制，以完成率為9.47%）行業(yè)專題研究2727of552502000市場規(guī)模（億美元）YoY222.53222.53204.25188.56170.63157.12147.50135.9510.51%8.50%8.60%8.32%8.95%6.52%5.52%115.4899.94105.469.50%17.73%20%18%16%14%12%10%6004002000市場規(guī)模（億元）YoY1008100820.29%598506201820192020202120222023E18.87%83817.89%70512.30%113225%20%表6:MEMS產(chǎn)品類別較多類別領(lǐng)域主要產(chǎn)品傅里葉變換紅外光譜、指紋識別、被動紅外及熱電堆、高光學(xué)MEMS射頻MEMS行業(yè)專題研究2828of55慣性傳感器聲學(xué)傳感器紅外傳感器射頻傳感器流量控制傳感器其他壓力傳感器光學(xué)傳感器件，通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組算出加速度值，而在初速度已知的情況下，可以通過加速度對時間積分其中電容式MEMS加速度計具有高靈敏度、高精度、低溫度敏感的特態(tài)感知、平臺穩(wěn)定等應(yīng)用領(lǐng)域。MEMS陀螺儀的核心是一顆微機械行業(yè)專題研究2929of55小與輸入角速率的大小成正比，因而可以通過測量橫向位移實包含三個軸向的陀螺儀和三個軸向的加速度計，可以測量物體在三維空傳感器，可以幫助人形機器人實現(xiàn)姿態(tài)控制、平衡維持、導(dǎo)航定位等需利用控制算法對伺服結(jié)構(gòu)進行控制，從而動行業(yè)專題研究3030of55器人可以動態(tài)確定自身位置變化，而且因為無需借助外源信全球MEMS慣性傳感器市場有望持續(xù)增長，IMU正逐步替代獨立的模方面，全球MEMS慣性傳感器的市場規(guī)模已從2元增長至了2021年的35.09億美元，預(yù)計到2027年市陀螺儀的市場則呈現(xiàn)逐年萎縮的態(tài)勢，主要是由于在高端消費電子和汽行業(yè)專題研究3131of55028.3128.3146.2840.8943.396.51%6.11%6.66%6.2.60%2.98%35.0937.2838.396.24%17.04%3.21%49.4429.9829.2220182019202020212022E2023E2024E2025E2026E2027E83%020182019202020212022E2023E2024E2025E2026E2MEMS慣性傳感器市場由國際廠商占據(jù)主導(dǎo)，市場集中度較高。根據(jù)NXP、ADI為前五大廠商，CR5市場份額為84%；在MEMS陀螺儀市場方為83%；在IMU市場方面，博世、ST、TDK、HONEYWELL、ADI為前五大廠商，CR5市場份額為88%。國內(nèi)的MEMS慣性傳感器行業(yè)起步較晚，國內(nèi)企業(yè)整體的銷售規(guī)模相比國外龍頭企業(yè)仍有較大差距，故而目前MEMS慣性傳感器市場的主要市場份額還是由國際廠商占據(jù)。表7:2021年MEMS慣性傳感器全球前五大廠商市占率較高 序號MEMS加速度計MEMS陀螺儀IMU1TDK2ADI3MURATATDK行業(yè)專題研究3232of5545總計NXPADIADI電容式MEMS壓力傳感器：傳感器受到壓力時，傳感器上下兩個橫隔(傳感器橫隔上部、傳感器下部)之間的間距變化會導(dǎo)致隔板之間的電容器：傳感器由一個帶有硅薄膜的底座和安裝在其上的電阻結(jié)構(gòu)組成。傳感器受到壓力時，電壓與壓力大小會成比例變化，根據(jù)該變化可以測量電材料制作而成。壓電材料受外力作用后表面會產(chǎn)生電荷，電荷通過電荷放大器、測量電路的放大以及變換阻抗后，會被轉(zhuǎn)換為與所受外力成正比關(guān)系的電量輸出，由此可以測量出壓力的大小。我們認為，通過將柔性MEMS壓力傳感器集成到機器人手部，有望幫助機器人實現(xiàn)靈敏行業(yè)專題研究3333of555019%-2%13.73%13.73%25.4326.245.14%5.97%5.41%5.30%20.0421.0721.62-●-0.17%--22.9124.1517.6317.6517.62-0.11%2.61%50銷售量（億顆）YoY10.310.31%10.09%9.10%25.357.13%19.8621.5523.5118.048.51%16.0516.847.83%14.7214.9314.554.92%-1.43%-2.55%10%-2%-4%行業(yè)專題研究3434of55行業(yè)專題研究3535of555.行業(yè)重點公司傳感器為人形機器人感知層的核心零部件，人形機器人對傳感器需求較表8：人形機器人傳感器重點公司盈利預(yù)測與估值代碼公司收盤價評級-----東華測試為國內(nèi)領(lǐng)先的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究和電化學(xué)工作站整體解決方研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，掌握核心技術(shù)，產(chǎn)品成熟且擁有獨立自主的知識產(chǎn)展傳感器業(yè)務(wù)；于2013年投資設(shè)立江蘇東華分析儀器有限公司及江蘇東華校準檢測有限公司，分別負責(zé)電化學(xué)工作站、交流阻抗測試系統(tǒng)業(yè)行業(yè)專題研究3636of55性能測試儀器及配套軟件的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，并提供應(yīng)用解決方案和技術(shù)服務(wù)，并通過不斷拓展形成了結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測試分析系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)安臺、電化學(xué)工作站四大類產(chǎn)品線，且正在推進自定義測控分析系統(tǒng)的研發(fā)生產(chǎn)。試驗、疲勞試驗（壽命評估）、動態(tài)特性分析（固有頻率、振型、阻尼比、模態(tài)剛度和質(zhì)量），準確預(yù)計環(huán)境激勵對結(jié)構(gòu)的影響等，廣泛應(yīng)用于航天航空、車輛船舶、土木建筑、工程機為工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的科學(xué)儀器產(chǎn)品。歷經(jīng)多年的研發(fā)和技術(shù)積累，公2）結(jié)構(gòu)安全在線監(jiān)測和防務(wù)裝備故障預(yù)測與健康管理（PHM）：公司梁、大型建筑、水利工程、港口機械、重大裝備等結(jié)構(gòu)進行實時監(jiān)測、安全評估和健康管理。隨著各領(lǐng)域的工程系統(tǒng)日趨復(fù)雜，以預(yù)測技術(shù)為維護為核心的設(shè)備綜合維保管理、全生命周期的設(shè)備和備件管理、數(shù)字化的工單管理以及專業(yè)的效能指標管理，可以為客戶提供定制化的設(shè)備行業(yè)專題研究3737of55要由傳感器、測控系統(tǒng)硬件、分析與控制軟件平臺組成，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電力、車輛等領(lǐng)域，下游需求水平持續(xù)提升。公司為國內(nèi)較少的擁有相關(guān)技術(shù)能力的企業(yè)之一。東華測試營收及歸母凈利增長迅速。2013-2022年公司營收整體增長快司實現(xiàn)營業(yè)收入和歸母凈利分別為3.67/1.22億元，增速分別達2023年截至Q3公司實現(xiàn)營業(yè)收入、歸母凈利3.06/0.82億元，同增平及多業(yè)務(wù)板塊發(fā)展戰(zhàn)略。行業(yè)專題研究3838of55基于PHM的設(shè)備智能維保管理平臺結(jié)構(gòu)安全在線監(jiān)測及防務(wù)裝備基于PHM的設(shè)備智能維保管理平臺結(jié)構(gòu)安全在線監(jiān)測及防務(wù)裝備PHM系統(tǒng)100%80%60%40%20%0%20222023H1營業(yè)收入（億元）營收YOY（右軸） 2 050%45%40%35%30%25%20%-5% 0300%250%200%50%-100%開發(fā)服務(wù)動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)分析儀器靜態(tài)應(yīng)變測試分析系統(tǒng)配件及其他100%80%60%40%20%0%20142015201620172018201920202021至26.94%。行業(yè)專題研究3939of5580%70%60%50%40%30%20%—毛利率凈利率器行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，業(yè)務(wù)始終聚焦于研制和生產(chǎn)各類型物理量傳感器，在應(yīng)變式傳感器、稱重儀表及稱重系統(tǒng)集成行業(yè)處于領(lǐng)先地位，據(jù)中國衡公司已成為全球大型鋼制傳感器制造企業(yè)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用拓展引領(lǐng)者之一，并持續(xù)圍繞產(chǎn)業(yè)主線推進戰(zhàn)略投資布局，加快從單一物理量傳應(yīng)變式傳感器為公司主要業(yè)務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)升級提升智能化水平。公司主營業(yè)務(wù)為研發(fā)、生產(chǎn)和銷售應(yīng)變式傳感器、儀表等元器件，提供系統(tǒng)集成及干粉砂漿第三方系統(tǒng)服務(wù)、不停車檢測系統(tǒng)、等。近年來公司積極實行業(yè)專題研究4040of55施“物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略”并對上述產(chǎn)品進行物聯(lián)網(wǎng)化升級，著力研發(fā)數(shù)字傳感器、儀表，實現(xiàn)其通信與交互功能，推出了稱重物聯(lián)網(wǎng)適用元器件、軟2022年同比增長3.59%。202營業(yè)收入（億元）營收YOY（右軸）8642025%20%-5% 060%50%40%30%20%應(yīng)變式傳感器為第一大業(yè)務(wù)。應(yīng)變式傳感器的營收由2015年的4.06億行業(yè)專題研究4141of55元增長至2022年的5.54億元，體量發(fā)展速度穩(wěn)定，但營收占比呈逐年下降趨勢。得益于公司物聯(lián)網(wǎng)升級戰(zhàn)略的實施，同期系統(tǒng)集成產(chǎn)品圖68：柯力傳感系統(tǒng)集成產(chǎn)品營收占比持續(xù)提升應(yīng)變式傳感器系統(tǒng)集成產(chǎn)品附件及其他儀表干粉砂漿第三方系統(tǒng)服務(wù)其他業(yè)務(wù)100%80%60%40%20%0%201520162017201820192020202120222014-2022年間公司毛利率/凈利率水平均見到明顯增長，從35.60%/15.06%增長至40.24%/25.99%，而2023H1已持續(xù)提升至品毛利率均值最高（48.66%），2022年達3圖69：2023H1柯力傳感毛利率增長至43.67%圖70：柯力傳感應(yīng)變式傳感器盈利能力穩(wěn)定 毛利率凈利率50%45%40%35%30%25%20%5%0% 綜合毛利率系統(tǒng)集成產(chǎn)品儀表其他業(yè)務(wù)應(yīng)變式傳感器附件及其他干粉砂漿第三方系統(tǒng)服務(wù)80%70%60%50%40%30%20%0%20152016201720182019202020212022感器、營收近千萬的高新技術(shù)企業(yè)。為進一步擴大營收，公司在拓展傳感器技術(shù)品種的同時加碼儀器儀表領(lǐng)域，歷經(jīng)多年發(fā)展奠定了國內(nèi)氣體行業(yè)專題研究4242of55成了以傳感器為核心、以智能儀器儀表為支柱、以系統(tǒng)解決方案的物聯(lián)網(wǎng)為導(dǎo)向的業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略，同年開工建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)科技產(chǎn)業(yè)園。在加強自聯(lián)網(wǎng)平臺，目前已擁有一系列成熟的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，成為行業(yè)引領(lǐng)者公司主要產(chǎn)品包括傳感器產(chǎn)品、儀器儀表產(chǎn)品和物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案。蓋工業(yè)、醫(yī)療、汽車、環(huán)保等，并突破國外技術(shù)和產(chǎn)品壟斷，掌握了厚產(chǎn)品，包括氣體探測器、報警控制器、便攜式檢測儀、家用檢測儀及酒精檢測儀等門類，廣泛應(yīng)用于工業(yè)安全、市政監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、燃氣安全、智能家居與健康等領(lǐng)域，實現(xiàn)了從國內(nèi)領(lǐng)跑到國際先進的飛躍，并供設(shè)備接入、應(yīng)用管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)挖掘等全方位平臺服務(wù)，擁有行業(yè)專題研究4343of55智慧消防、居家智能與健康等一系列成熟的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，廣泛應(yīng)用于工業(yè)安全、環(huán)境監(jiān)測、燃氣、供排水、消防、交通、熱力、?；繁O(jiān)15.41/1.15億元，同比出現(xiàn)一定下滑，主要系公共事業(yè)營業(yè)收入（億元）營收YOY（右軸）歸母凈利潤（億元）歸母凈利YOY（右軸）5060%40%20%2.5 1.5 0.5 -0.5-1-1.550%-100%-150%-200%-250%-300%-350%聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案中的公用事業(yè)業(yè)務(wù)單獨列示，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)營收占比共行業(yè)專題研究4444of55儀器儀表物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案公用事業(yè)服務(wù)傳感器其他100%80%60%40%20%0%20162017201820192020202120222023H1市場競爭加劇，整體行業(yè)及公司傳統(tǒng)產(chǎn)品的毛利率走低，盈利能力出現(xiàn)31.84%/7.90%。未來隨著公司將更多高毛利儲存技術(shù)產(chǎn)品加速轉(zhuǎn)化成市場產(chǎn)品，盈利能力有望保持穩(wěn)定并實現(xiàn)一定復(fù)蘇。分產(chǎn)品來看，儀器儀司重新聚焦傳感器產(chǎn)品的資金投入及創(chuàng)新研發(fā)，綜合毛利率有望得到改 綜合毛利率儀器儀表物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案公用事業(yè)服務(wù)傳感器其他60%50%40%30%20%10% 毛利率凈利率60%50%40%30%20%10% 0%-10%-20%20162017201820192020202120220162017201820192020202120222023H1子公司蘇州能斯達致力于柔性微納傳感技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，溫濕度傳感器及智能感知方案已經(jīng)在壓力感知開關(guān)、醫(yī)療健康吸、心率、人體機能恢復(fù)的檢測終端，智能運動裝備、電子貨人及各種智能控制終端等方面批量生產(chǎn)并取得了廣泛的應(yīng)用，的市場發(fā)展?jié)摿ΑＮ磥黼S公司積極拓展柔性微納傳感技術(shù)與消費電子、AIOT的應(yīng)用結(jié)合，加快推動柔性感知技術(shù)在智能終行業(yè)專題研究4545of55司主營業(yè)務(wù)為汽車動力總成智能測試設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計、制造、銷售及提供相關(guān)測試服務(wù)，主營業(yè)務(wù)包括動力總成智能測試設(shè)備、測試服務(wù)以試設(shè)備、變速箱測試設(shè)備、渦輪增壓器測試設(shè)備、水、油泵裝配及檢測類企業(yè)提供汽車（新能源）及動力總成等各類研發(fā)試驗、性能檢測、質(zhì)行業(yè)專題研究4646of556.23%32,070.0230,190.325.02%24,218.733.87%2.02%33,679.96700060006.23%32,070.0230,190.325.02%24,218.733.87%2.02%33,679.9670006000400030002000060%40%20%-100%為8,742.0萬元，同比下降-46.16%，主要是由于受客戶測試設(shè)投入的增加，疊加階段性綜合毛利率的下降，導(dǎo)致公司歸母凈利潤出現(xiàn)40000250002000004000025000200000營業(yè)收入（萬元）YoY2020202120222023Q1-Q338.53%5,801.375,801.378.09%4,187.913,636.34-37.32%618.31-75.98%2020202120222023Q1-Q3行業(yè)專題研究4747of55044%55%50.68%43.27%18.09%13.87%10.80%2.49.71%044%55%50.68%43.27%18.09%13.87%10.80%2.49.71%43.2019-2022年公司動力總成智能測試設(shè)備占營收的比例分別為85.0%、例依舊超過60%；2019-2022年公司動力總成測試服務(wù)占營收的己的測試數(shù)據(jù)體系。通過算法的持續(xù)優(yōu)化和整合利用測試數(shù)據(jù)，公司可以預(yù)判測試中存在的問題，提高測試的效率及安全性，幫助客戶提高研發(fā)效率，縮短研發(fā)周期。輔助工程開發(fā)、提供咨詢服務(wù)等提升客戶研發(fā)效率的增值服務(wù)可以助力公司測試服務(wù)獲得差異化的競爭優(yōu)勢，公司的60%40%20%動力總成智能測試設(shè)備動力總成測試服務(wù)其他業(yè)務(wù)0.82%0.82%27.2%38.1%85.0%84.8%71.7%61.1%0.58%14.7%0.42%14.6%1.09%2019202020212022毛利率歸母凈利率2020202120222023Q1-Q3在2018年便成立了智能駕駛事業(yè)部，開展智能駕駛核心零部件的前期研發(fā)布局。依托強大的軟件開發(fā)團隊、跨學(xué)科專家的鼎力加盟和智能軟行業(yè)專題研究4848of555.5.康斯特：校準測試業(yè)務(wù)領(lǐng)頭羊，縱向延伸高端傳感器圖85：康斯特逐步成長為高端儀器儀表企業(yè)行業(yè)專題研究4949of55公司主要產(chǎn)品包括數(shù)字壓力檢測產(chǎn)品、過程信號檢測產(chǎn)品和溫濕度檢測智能標準爐、智能溫濕度測試儀、溫濕度檢定箱、溫濕度校準測試記錄軟件等產(chǎn)品，主要用于長短流程工業(yè)中溫濕度儀表或產(chǎn)成品的校準和測營業(yè)收入（億元）營收YOY（右軸）歸母凈利潤（億元）歸母凈利YOY（右軸） 2 025%20%050%40%30%20%行業(yè)專題研究圖89：數(shù)字壓力檢測產(chǎn)品為康斯特第一大產(chǎn)品數(shù)字壓力檢測產(chǎn)品溫(濕)度校準/檢測產(chǎn)品過程信號檢測產(chǎn)品其他100%80%60%40%20%0%201520162017201820192020202120222023H1公司的產(chǎn)品定位中高端市場，因此在利潤率方面表現(xiàn)極佳，數(shù)字精密壓 毛利率凈利率80%70%60%50%40%30%20%0% 綜合毛利率溫度自動檢定系統(tǒng)標準溫濕度發(fā)生裝置壓力校驗儀數(shù)字精密壓力表過程校驗儀壓力校驗器智能壓力發(fā)生器100%80%60%40%20%0%公司是國內(nèi)少數(shù)掌握多品類MEMS芯片設(shè)計和制造工藝能力的企業(yè)，感器芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝和測試等各環(huán)節(jié)都擁有自主研發(fā)能力和行業(yè)專題研究公司“占份額、降庫存”的戰(zhàn)略效果顯著。公司通過提高產(chǎn)品出貨量，采用積極的市場策略提高市占率，以保證供應(yīng)鏈的良性運轉(zhuǎn)并逐步降低庫存，從而實現(xiàn)在消費電子下行周期中保持健康發(fā)展。在歸母凈利潤方等