人形機(jī)器人行業(yè)市場(chǎng)前景及投資研究報(bào)告：傳感器具身感知

證券研究報(bào)告?zhèn)鞲衅鳎喝诵螜C(jī)器人實(shí)現(xiàn)“具身感知”的關(guān)鍵——人形機(jī)器人系列深度PPT（四）行業(yè)評(píng)級(jí)：看好2024年2月18日傳感器：人形機(jī)器人

“具身感知”的關(guān)鍵，空間大1、傳感器：人形機(jī)器人感知內(nèi)外部環(huán)境的基礎(chǔ)，預(yù)計(jì)產(chǎn)業(yè)化成熟后在人形機(jī)器人BOM成本中占比合計(jì)約22%人形機(jī)器人主要包含四大核心技術(shù)模塊：環(huán)境感知模塊、智能AI芯片模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、操作系統(tǒng)模塊。其中環(huán)境感知模塊主要由負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與環(huán)境認(rèn)知的傳感器構(gòu)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(jìn)行疊衣服操作，隨著人形機(jī)器人目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)景從工業(yè)場(chǎng)景向家庭場(chǎng)景拓展，對(duì)人形機(jī)器人傳感器體系提出更高要求：（1）力矩傳感器：用于關(guān)節(jié)處測(cè)量力矩/扭矩，按照測(cè)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(jī)器人BOM成本中占比約16%；（2）觸覺(jué)傳感器：用于靈巧手等部位實(shí)現(xiàn)觸覺(jué)反饋，主要有MEMS和柔性電子皮膚兩種技術(shù)路線。產(chǎn)業(yè)化成熟后，在人形機(jī)器人BOM成本中占比約3%；（3）視覺(jué)傳感器：人形機(jī)器人的“眼睛”，利用環(huán)境和物體對(duì)光的反射來(lái)獲取及感知信息。產(chǎn)業(yè)化成熟后，在人形機(jī)器人BOM成本中占比約2%；（4）慣導(dǎo)IMU：能夠測(cè)量人形機(jī)器人的角速度、加速度。產(chǎn)業(yè)化成熟后，在人形機(jī)器人BOM成本中占比約1%。2、市場(chǎng)規(guī)模：力矩傳感器、視覺(jué)傳感器、慣導(dǎo)應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，觸覺(jué)傳感器仍處于早期發(fā)展階段，人形機(jī)器人打開較大增量市場(chǎng)空間目前全球力矩傳感器、柔性觸覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器、慣導(dǎo)IMU的市場(chǎng)規(guī)模分別為589、110、880、43億元，預(yù)計(jì)至2030年人形機(jī)器人領(lǐng)域增量市場(chǎng)空間分別達(dá)333、47、37、23億元。3、競(jìng)爭(zhēng)格局：目前人形機(jī)器人領(lǐng)域傳感器供應(yīng)以海外廠商為主，國(guó)內(nèi)企業(yè)起步較晚，有望借力人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)彎道超車（1）力矩傳感器：應(yīng)變式六維力矩傳感器應(yīng)用較廣、壁壘較高，目前國(guó)內(nèi)廠商體量較小。六維聯(lián)合加載設(shè)備是重要設(shè)備，應(yīng)變片和人工成本是降本關(guān)鍵。（2）觸覺(jué)傳感器：由于應(yīng)用領(lǐng)域受限、工藝壁壘較高，目前主要以國(guó)際生產(chǎn)廠商為主，國(guó)內(nèi)廠商在設(shè)計(jì)研發(fā)、材料研究、批量化生產(chǎn)等方面持續(xù)突破。（3）視覺(jué)傳感器：基恩士和康耐視作為機(jī)器視覺(jué)龍頭占據(jù)超60%的全球市場(chǎng)份額，2021年國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)企業(yè)銷售額在1億以上的企業(yè)僅占16.5%。（4）慣導(dǎo)IMU：

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

，中國(guó)IMU市場(chǎng)最大本土廠商為矽?？萍?，市占率為2%

。4、投資建議：傳感器是人形機(jī)器人感知模塊的關(guān)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(guān)注東華測(cè)試、中航電測(cè)；觸覺(jué)傳感器：關(guān)注漢威科技；視覺(jué)傳感器：關(guān)注奧比中光；慣導(dǎo)IMU：推薦華依科技，關(guān)注芯動(dòng)聯(lián)科等。25、風(fēng)險(xiǎn)提示：中美貿(mào)易沖突超預(yù)期、AI技術(shù)迭代不及預(yù)期、數(shù)據(jù)測(cè)算偏差風(fēng)險(xiǎn)。01人形機(jī)器人快速發(fā)展，引領(lǐng)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(gòu)成1.1

傳感器一般由敏感元件、微處理器、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路三部分組成。其中敏感元件是指直接感受測(cè)量信息，并輸出與被測(cè)量信息成確定關(guān)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(zhuǎn)化為電路信息的元件；基本轉(zhuǎn)換電路再將電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)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(cè)的物理量、化學(xué)量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，送到信號(hào)調(diào)制電路中，經(jīng)過(guò)濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換后送達(dá)微處理器。微處理器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析處理后，一方面通過(guò)反饋回路對(duì)傳感器與信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量過(guò)程的調(diào)節(jié)和控制；另一方面將處理的結(jié)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(cè)量結(jié)果。圖：智能傳感器基本結(jié)構(gòu)圖：傳感器電路基本模塊工作原理被測(cè)量電量敏感元件微型處理器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路（二次信號(hào)）（一次信號(hào)）直接感受被測(cè)量?

一般不直接感受被測(cè)量?

將敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)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(shí)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(gè)階段1.2

根據(jù)不同的技術(shù)特征和應(yīng)用領(lǐng)域，傳感器的發(fā)展可以分為機(jī)械化時(shí)代（人類出現(xiàn)-1870年前后）、電氣化時(shí)代（1870年-1940年）、半導(dǎo)體化時(shí)代（1940年-1970年）、微機(jī)械化時(shí)代（1970年-2010年）、智能化時(shí)代（2010年至今）五個(gè)階段。

智能化時(shí)代前，傳感器的發(fā)展更多關(guān)注于傳感器原有功能的提升，傳感器更像一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體。進(jìn)入智能化時(shí)代后，下游應(yīng)用場(chǎng)景的需求開始被更多考慮，傳感器更多作為一個(gè)智能化系統(tǒng)的一部分開始發(fā)展。

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

電氣化時(shí)代（1870-19040）

半導(dǎo)體化時(shí)代（1940-1970）

微機(jī)械化時(shí)代（1970-2010）

智能化時(shí)代（2010至今）出現(xiàn)最早的機(jī)械式傳感器，如指南車、天平、日晷儀、地動(dòng)儀等，主要利用機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，應(yīng)用于方向、長(zhǎng)度、重量、時(shí)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(xué)效應(yīng)和電路原理來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，應(yīng)用于溫度、電流、磁場(chǎng)、光強(qiáng)等方面。出現(xiàn)最早的半導(dǎo)體式傳感器，如半導(dǎo)體熱電偶、集成溫度傳感器、聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器等，主要利用半導(dǎo)體材料和集成電路技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，應(yīng)用于溫度、光強(qiáng)、距離等方面。出現(xiàn)最早的微機(jī)械式(MEMS)傳感器，如微機(jī)械陀螺儀、微機(jī)械加速度計(jì)、等，主要利用微機(jī)械技術(shù)和微加工技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，應(yīng)用于角速度、加速度、壓力等方面。出現(xiàn)更先進(jìn)的智能式傳感器，傳感器集成功能日益豐富，不僅傳統(tǒng)測(cè)量性能進(jìn)一步提升，同時(shí)開始集成更多計(jì)算能力，將更多數(shù)據(jù)處理工作放在邊緣端，減少對(duì)中心處理器的依賴，即邊緣計(jì)算。資料：海伯森官網(wǎng)，浙商證券研究所5人形機(jī)器人快速發(fā)展，有望成為下一個(gè)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(dòng)化控制、網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，分別占比達(dá)到

24%、

21%、21%，占主要部分。此外，消費(fèi)、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)χ悄軅鞲衅鞯氖褂昧恳草^為普遍。

2023年11月2日，工信部引發(fā)《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出人形機(jī)器人有望成為繼計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品。與人形機(jī)器人相關(guān)的傳感器包括主要包括力矩傳感器、觸覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器、慣導(dǎo)傳感器、編碼器等。隨著人形機(jī)器人領(lǐng)域的快速發(fā)展，此類傳感器的需求有望迎來(lái)新一波增長(zhǎng)。2020年傳感器主要下游市場(chǎng)分布12%汽車電子24%7%工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信消費(fèi)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(jī)器人感知模塊的基礎(chǔ)Part

27傳感器是人形機(jī)器人感知模塊的基礎(chǔ)2.1

人形機(jī)器人主要包含四大核心技術(shù)模塊：環(huán)境感知模塊、智能AI芯片模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、操作系統(tǒng)模塊。其中環(huán)境感知模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與環(huán)境認(rèn)知（視覺(jué)、聲音、

、壓感、光感）等傳感器。

感知模塊是人形機(jī)器人感知內(nèi)外部環(huán)境的基礎(chǔ)。傳感器是機(jī)器人具有類人直覺(jué)與反應(yīng)能力的基礎(chǔ)，

起到內(nèi)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(cè)對(duì)象，傳感器可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器，內(nèi)部傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)，如手臂間角度、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)工程中的位置、速度和加速度等；外部傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人所處的外部環(huán)境和對(duì)象狀況等，如抓取對(duì)象的形狀、空間位置、有沒(méi)有障礙、物體是否滑落等。傳感器是人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和控制的首要環(huán)節(jié)機(jī)器人傳感器可以分為外部傳感器與內(nèi)部傳感器位置（位移傳感器）內(nèi)部傳感器速度和加速度傳感器觸覺(jué)傳感器傳應(yīng)力傳感器感器接近度傳感器聲覺(jué)傳感器外部傳感器溫度傳感器滑覺(jué)傳感器距離傳感器視覺(jué)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(jī)器人產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，離不開傳感器系統(tǒng)的更新迭代2.2

相較于用于檢測(cè)人形機(jī)器人各個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)的內(nèi)部傳感器，用于獲取人形機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象對(duì)外界環(huán)境的相關(guān)信息的外部傳感器價(jià)值量更高，也是目前眾多人形機(jī)器人應(yīng)用探索的方向。

2023年12月13日，特斯拉通過(guò)X平臺(tái)發(fā)布第二代Optimus人形機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)靈活性和精細(xì)操作能力顯著提升，這離不開人形機(jī)器人傳感器系統(tǒng)的更新和優(yōu)化。Optimus身體關(guān)節(jié)主要應(yīng)用了力矩傳感器，以感受末端復(fù)雜多維的力；手部主要應(yīng)用了觸覺(jué)傳感器，實(shí)現(xiàn)精細(xì)運(yùn)控。關(guān)節(jié)所用傳感器示意圖特斯拉第二代Optimus發(fā)布視頻中，運(yùn)動(dòng)靈活性和精細(xì)操作能力顯著提升旋永磁體非接觸式力矩傳感器轉(zhuǎn)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(jī)器人，特斯拉AI

day，浙商證券研究所整理隨人形機(jī)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(gè)傳感器，以最大程度的模仿人手的功能。每一個(gè)靈巧手擁有和人手同等數(shù)量的24個(gè)關(guān)節(jié)和20個(gè)可單獨(dú)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(xué)與德國(guó)宇航中心機(jī)器人與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究所聯(lián)合開發(fā)的DLR靈巧手具有12個(gè)關(guān)節(jié)，由線性驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。

DLR－I手共具有112個(gè)傳感器，大約1000個(gè)機(jī)械零件和1500個(gè)電子元件。為實(shí)現(xiàn)手的精確操作，每個(gè)手指的指尖安裝了一個(gè)微型6維力／力矩傳感器，每個(gè)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(jī)器人，《基于靈巧手觸覺(jué)信息的未知物體類人探索策略》，《智能機(jī)器人靈巧手的研究》，浙商證券研究所2.4

全球傳感器市場(chǎng)龐大，中國(guó)傳感器市場(chǎng)占比逐漸提升

中國(guó)市場(chǎng)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(chǎng)規(guī)模從2018年的10003億元增長(zhǎng)到2022年13240億元，2018-2022年均復(fù)合增長(zhǎng)速度達(dá)7%。中國(guó)傳感器市場(chǎng)發(fā)展增速穩(wěn)定，從2018年的1942億元增長(zhǎng)到2022年3150億元，2018-2022年均復(fù)合增長(zhǎng)速度達(dá)13%。

根據(jù)賽迪顧問(wèn)，2022年中國(guó)傳感器細(xì)分市場(chǎng)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(yùn)動(dòng)傳感器等。全球、中國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模及增速（億元，%）2022年中國(guó)傳感器市場(chǎng)結(jié)構(gòu)（%）壓力傳感器生物傳感器射頻傳感器圖像傳感器運(yùn)動(dòng)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(chǎng)規(guī)模（億元）中國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模（億元）全球YOY中國(guó)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(jìn)行換算資料

，賽迪顧問(wèn)，浙商證券研究所11：預(yù)計(jì)在人形機(jī)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(xì)分零部件一維力矩傳感器單機(jī)用量（個(gè)）

單價(jià)（元）

單機(jī)價(jià)值量（元）

價(jià)值占比

單機(jī)用量（個(gè)）

單價(jià)（元）

單機(jī)價(jià)值量（元）

價(jià)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(jué)傳感器（假設(shè)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(jī)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(zhuǎn)執(zhí)行器靈巧手直線執(zhí)行器動(dòng)力系統(tǒng)軟件能力傳感器旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器靈巧手其他硬件直線執(zhí)行器動(dòng)力系統(tǒng)軟件能力傳感器內(nèi)外骨骼其他材料內(nèi)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(cè)算（注：靈巧手中的觸覺(jué)傳感器歸類在傳感器類別下）人形機(jī)器人高速發(fā)展，各類傳感器市場(chǎng)打開成長(zhǎng)空間2.6人形機(jī)器人高速發(fā)展給力矩傳感器、IMU、視覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器帶來(lái)的全球市場(chǎng)增量測(cè)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(jì)

人形機(jī)器人需求量（萬(wàn)臺(tái)）

12.0

23.7

38.2

66.0

94.4

133.1

177.2世界總?cè)丝冢▋|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(jī)用量

28282828282828均價(jià)（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(biāo)收入群體：前百分比目標(biāo)市場(chǎng)滲透率市場(chǎng)空間（億元）

5485110170YOY58%

29%

56%

29%

27%

20%TOC端IMU單機(jī)用量22281062222均價(jià)（元）

1000

90077010731146941866023市場(chǎng)空間（億元）24TO

C端人形機(jī)器人需求量（萬(wàn)臺(tái)）傳感器YOY78%

45%

64%

36%

34%

26%5.39.57.815.7

25.8

34.1

43.9

54.8視覺(jué)傳感器單機(jī)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(jià)（元）

1000

920市場(chǎng)空間（億元）YOY8461080416764227262968937全球服務(wù)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(jī)器人替代比例觸覺(jué)傳感器單機(jī)價(jià)值量（元）

5000

4500

4050

3645

3281

2952

2657TO

B端人形機(jī)器人需求量（萬(wàn)臺(tái)）6.714.3

22.5

40.3

60.2

89.3

122.4市場(chǎng)空間（億元）6111524313947合計(jì)

人形機(jī)器人需求量（萬(wàn)臺(tái)）

12.0

23.7

38.2

66.0

94.4

133.1

177.2：Tesla

AIDay，浙商證券研究所測(cè)算YOY78%

45%

56%

29%

27%

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

314力矩傳感器是人形機(jī)器人關(guān)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(guān)鍵部件。力矩傳感器又稱為扭矩傳感器，可對(duì)各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件上的扭轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行感知檢測(cè)，能夠?qū)⑴ちΦ奈锢碜兓D(zhuǎn)換成電信號(hào)，具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

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(chǎng)規(guī)模約589億元人民幣，預(yù)計(jì)將以9%的復(fù)合增速增長(zhǎng)至2028年的984億元人民幣。全球扭矩傳感器市場(chǎng)空間有望從2022年的589億元增長(zhǎng)至2028年的984億元，CAGR=9%全球扭矩傳感器市場(chǎng)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(chéng)傳感器，浙商證券研究所力矩傳感器是人形機(jī)器人關(guān)節(jié)處感知并度量力的核心3.1

按照測(cè)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(diǎn)是固定的，可以選擇用一維力傳感器進(jìn)行測(cè)量；三維力傳感器：力的方向隨機(jī)變化，但力的作用點(diǎn)保持不變，并且與傳感器的標(biāo)定參考點(diǎn)重合，則應(yīng)該用三維力傳感器；六維力傳感器：如果力的方向和作用點(diǎn)都在三維空間內(nèi)隨機(jī)變化，此時(shí)應(yīng)該選擇用六維力傳感器進(jìn)行測(cè)量。六維力傳感器的內(nèi)部算法，會(huì)解耦各方向力和力矩間的干擾，使力的測(cè)量更為精準(zhǔn)。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(biāo)定坐標(biāo)軸為OZ軸，如果被測(cè)量力F的方向能完全與0Z軸重合，那么此時(shí)用一維力傳感器就能完成測(cè)量任務(wù)。力F的作用點(diǎn)P始終與傳感器的標(biāo)定參考點(diǎn)O保持重合，力F的方向在三維空間中隨機(jī)變化，這種情況下用三維力傳感就能完成測(cè)量任務(wù)，它可以同時(shí)測(cè)量Fx、Fy、Fz這三個(gè)F的分力。空間中任意方向的力F，其作用點(diǎn)P不與傳感器標(biāo)定參考點(diǎn)重合且隨機(jī)變化，這種情況下就需要選用六維力傳感器來(lái)完成測(cè)量任務(wù)，同時(shí)測(cè)量Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz六個(gè)分量。16資料：坤維科技官方公眾號(hào)，浙商證券研究所串?dāng)_、精度、準(zhǔn)度等是力矩傳感器的核心評(píng)價(jià)指標(biāo)3.2

指標(biāo)一——串?dāng)_：用來(lái)衡量多維力傳感器各測(cè)量方向間的耦合影響，可以反映測(cè)量誤差水平，是體現(xiàn)產(chǎn)品性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。多維力傳感器的精度與準(zhǔn)度

指標(biāo)二——精度：衡量測(cè)量結(jié)果之間的重復(fù)性，檢定方法是在相同環(huán)境條件下，在額定載荷范圍內(nèi)，進(jìn)行多次重復(fù)聯(lián)合加載相同一組載荷后，計(jì)算得到的傳感器測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差，并除以量程。

指標(biāo)三——準(zhǔn)度：衡量測(cè)量結(jié)果與理論真值的偏離程度，獲得方法是對(duì)傳感器進(jìn)行多組、多維聯(lián)合加載，計(jì)算得到的傳感器測(cè)量值與所加載荷理論真值之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差，并除以量程。準(zhǔn)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(shù)指標(biāo)之一。

指標(biāo)四——負(fù)載能力和過(guò)載能力：負(fù)載能力是指?jìng)鞲衅髂軌虺惺艿淖畲筘?fù)載大小。而過(guò)載能力是指?jìng)鞲衅髟诙虝r(shí)間內(nèi)能夠承受的超過(guò)負(fù)載能力的最大負(fù)載大小。

指標(biāo)五——分辨率：傳感器可感受到的被測(cè)量的最小變化的能力，分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相關(guān)性。17資料：坤維科技公眾號(hào)，海博森技術(shù)官網(wǎng)，快包電子公眾號(hào)，浙商證券研究所應(yīng)變式六維力矩傳感器性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛3.3

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

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

惠斯通電橋：電路的核心思想是用四個(gè)電阻來(lái)測(cè)一個(gè)電阻的值，可以將電阻的變化量轉(zhuǎn)化為電壓的變化后，通過(guò)與已知電阻比較來(lái)確定電阻絕對(duì)值以及測(cè)定電阻的相對(duì)變化，通常精度可達(dá)

10

到10

Ω/Ω。?4?2應(yīng)變片結(jié)構(gòu)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(shù)網(wǎng)，坤維科技公眾號(hào)，

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

標(biāo)定與檢測(cè)：標(biāo)定即建立傳感器原始信號(hào)和受力之間的映射關(guān)系，獲得傳感器的固件參數(shù)；檢測(cè)是獲得傳感器的精準(zhǔn)度。

六維力傳感器的標(biāo)定、檢測(cè)與一維力傳感器相比工作量更大、設(shè)備要求更高、理論基礎(chǔ)更深，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。

六維聯(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，它可以對(duì)力覺(jué)傳感器實(shí)現(xiàn)正交三個(gè)方向力和三個(gè)方向力矩的同時(shí)精確加載，只有在傳感器標(biāo)定和檢測(cè)過(guò)程中采用這種六維聯(lián)合加載的方式，才能實(shí)現(xiàn)優(yōu)于0.5%FS準(zhǔn)度。六維聯(lián)合加載標(biāo)定及檢測(cè)設(shè)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(yīng)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(yīng)變片和人工成本。（1）應(yīng)變片：每個(gè)六維力矩傳感器通常需要使用約30-40個(gè)應(yīng)變片，在軟硬件方面都存在諸多技術(shù)難點(diǎn)，導(dǎo)致應(yīng)變片成本較高。（2）人工成本：在目前國(guó)內(nèi)外技術(shù)條件下，六維力矩傳感器生產(chǎn)的貼片、溫度補(bǔ)償、測(cè)試等核心環(huán)節(jié)仍然須由人工完成，生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)化存在困難，人工成本較高。

MEMS技術(shù)的應(yīng)用有望進(jìn)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(dǎo)體工藝流程為基礎(chǔ)，利用微細(xì)加工技術(shù)，將機(jī)械零件、電子電路、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，可大批量生產(chǎn)。通過(guò)信號(hào)處理器，以一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)將光、電等形式與外界進(jìn)行通信進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換、放大和計(jì)算等處理。因此

MEMS技術(shù)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(diǎn)，產(chǎn)能高，良品率高，可以滿足對(duì)傳感器小體積、高性能的要求，實(shí)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(guó)MEMS制造白皮書》，齒輪傳動(dòng)公眾號(hào)，煒盛科技，張威等《MEMS概況及發(fā)展趨勢(shì)》，浙商證券研究所3.6

預(yù)計(jì)2027年中國(guó)六維力傳感器銷量突破8.4萬(wàn)套，CAGR＞60%

人形機(jī)器人帶來(lái)新機(jī)遇，六維力傳感器有望進(jìn)入高速成長(zhǎng)期。

高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)市場(chǎng)六維力/力矩傳感器銷量8360套，同比增長(zhǎng)58%，其中機(jī)器人行業(yè)銷量4840套，同比增長(zhǎng)63%。GGII預(yù)計(jì)，2027年中國(guó)市場(chǎng)六維力傳感器銷量有望突破8.4萬(wàn)套，復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)60%，其中機(jī)器人行業(yè)銷量有望突破4.2萬(wàn)套。

2022年中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模2.4億元，同比增長(zhǎng)52%，其中機(jī)器人行業(yè)六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模1.6億元，同比增長(zhǎng)54%。2017-2027中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)銷量及預(yù)測(cè)（單位：套，%）2017-2027中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)（單位：百萬(wàn)元，%）22資料：高工機(jī)器人（GGII），浙商證券研究所六維力傳感器壁壘較高，國(guó)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(guó)產(chǎn)六維力傳感器與外資主流傳感器仍存在差距。從競(jìng)爭(zhēng)格局看，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)者包括美國(guó)的ATI，德國(guó)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(lǐng)先全球的技術(shù)實(shí)力，為Kuka、ABB、安川等協(xié)作機(jī)器人廠商提供核心產(chǎn)品。

2022年，國(guó)產(chǎn)廠商中，ATI、宇立儀器、坤維科技、鑫精誠(chéng)位于第一梯隊(duì)，各家廠商下游應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)有所差異。ATI作為全球龍頭，應(yīng)用面相對(duì)更廣；宇立在工業(yè)機(jī)器人磨拋行業(yè)和汽車碰撞測(cè)試行業(yè)應(yīng)用更多；坤維科技在協(xié)作機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人和康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)；鑫精誠(chéng)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(guó)六維力傳感器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局23資料：高工機(jī)器人（GGII）

，浙商證券研究所觸覺(jué)傳感器：靈巧手實(shí)現(xiàn)觸覺(jué)感知功能的關(guān)鍵部件04Part

424觸覺(jué)傳感器目前主要有MEMS、電子皮膚兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑4.11）MEMS壓力陣列傳感器：通過(guò)測(cè)量介質(zhì)的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的檢測(cè)。其基本原理是利用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)制造出微小結(jié)構(gòu)，通過(guò)這些結(jié)構(gòu)對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生的壓力進(jìn)行敏感檢測(cè)，并將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為可讀取的電信號(hào)。圖：壓力傳感器陣列裝置和機(jī)器人PR2手爪圖：五類不同原理的觸覺(jué)傳感器的對(duì)比分析原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)壓敏電阻漏電流穩(wěn)定性差;體積大，不易實(shí)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(guò)載承受能力強(qiáng)較高的空間分辨率;電磁干擾影響

多力共同作用時(shí)，線性度較低;數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差;標(biāo)較小

定困難測(cè)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(shí)時(shí)性高差磁場(chǎng)分布難以控制，分辨率低;不同接觸點(diǎn)的一致性差電感式

制造成本低;測(cè)量量程范圍大壓電式

動(dòng)態(tài)范圍寬;有較好的耐用性易受熱響應(yīng)效應(yīng)影響25資料：鄧劉劉《智能機(jī)器人用觸覺(jué)傳感器應(yīng)用現(xiàn)狀》，浙商證券4.1觸覺(jué)傳感器目前主要有MEMS、電子皮膚兩種技術(shù)實(shí)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(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)觸覺(jué)感知的傳感器產(chǎn)品，具有高靈敏度、高柔韌性、響應(yīng)速度快、延展性高甚至可以自由彎曲折疊等特點(diǎn)。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(lǐng)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(lǐng)域，近年來(lái)引起國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，其相關(guān)研究和應(yīng)用得到迅速發(fā)展；熱電領(lǐng)域的研究在熱能轉(zhuǎn)換方面?zhèn)涫荜P(guān)注，且能實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)控，未來(lái)集成式可實(shí)現(xiàn)多信號(hào)檢測(cè)的自供電傳感器將成為研究重點(diǎn)。圖：電子皮膚的四種轉(zhuǎn)換機(jī)制26資料：宋愛(ài)國(guó)《機(jī)器人觸覺(jué)傳感器發(fā)展概述》

，

QYResearch，鼎達(dá)信裝備官網(wǎng)，浙商證券研究所預(yù)計(jì)2029年全球柔性觸覺(jué)傳感器市場(chǎng)達(dá)53.2億美元，2022-2029年CAGR=17.9%4.2人形機(jī)器人帶來(lái)新機(jī)遇，或?qū)㈤_拓柔性觸覺(jué)傳感器新藍(lán)海。

QYResearch報(bào)告顯示，2022年全球柔性觸覺(jué)傳感器市場(chǎng)規(guī)模約為15.3億美元，預(yù)計(jì)2029年全球柔性觸覺(jué)傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到53.2億美元，2022-2029年復(fù)合增長(zhǎng)率為17.9%，醫(yī)療及機(jī)器人領(lǐng)域需求為市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。柔性觸覺(jué)傳感器壁壘較高，主要以國(guó)際廠商為主，國(guó)內(nèi)廠商對(duì)觸覺(jué)傳感器生產(chǎn)較少。全球范圍內(nèi)柔性觸覺(jué)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(chǎng)份額。2018-2020全球柔性觸覺(jué)傳感器市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)（單位：百萬(wàn)美元）全球柔性觸覺(jué)傳感器市場(chǎng)前八強(qiáng)生產(chǎn)商排名及市場(chǎng)占有率Novasentis全球市場(chǎng)規(guī)模（百萬(wàn)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(dá)碳傳感科技廣州埔慧科技153420.9%718佳隆集團(tuán)201820222029漢威科技27慧聞科技資料：QYResearch，浙商證券研究所05視覺(jué)傳感器：人形機(jī)器人的眼睛Part

528視覺(jué)傳感器為人形機(jī)器人植入“眼睛”5.1

機(jī)器視覺(jué)的本質(zhì)是為機(jī)器植入“眼睛”，利用環(huán)境和物體對(duì)光的反射來(lái)獲取及感知信息。通過(guò)光學(xué)裝置和非接觸傳感器，自動(dòng)接收和處理真實(shí)物體的圖像，獲取所需信息或用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。一個(gè)完整的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，硬件主要有光源、鏡頭、相機(jī)、圖像采集卡等，軟件則主要由圖像獲取、攝像機(jī)標(biāo)定和獲取發(fā)送目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)三部分組成。

承載80%信息獲取，機(jī)器人視覺(jué)為人形機(jī)器人“具身智能”中不可或缺的一環(huán)。與汽車視覺(jué)類似，機(jī)器人視覺(jué)需要在移動(dòng)場(chǎng)景中做到精細(xì)描繪，這對(duì)感知單元提出了較高要求。同時(shí)，人形機(jī)器人受限于內(nèi)部空間，其感知單元需具有更高集成度。

人形機(jī)器人的機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域包括ToF深度相機(jī)、結(jié)構(gòu)光、雙目視覺(jué)等3D機(jī)器視覺(jué)解決方案。機(jī)器視覺(jué)不同解決方案對(duì)比視覺(jué)解決方案工藝難度精度測(cè)量范圍工作原理成像原理距離呈線性關(guān)系或在工作范圍內(nèi)相對(duì)固定TOF深度相機(jī)較難中遠(yuǎn)距離通過(guò)計(jì)算發(fā)射光的飛行時(shí)間來(lái)測(cè)距近距離高，隨測(cè)量距離平方下降近距離近距離通過(guò)兩張RGB圖像上特征點(diǎn)匹配方雙目視覺(jué)容易容易法，再通過(guò)三角測(cè)量計(jì)算深度近距離高，隨測(cè)量距離平方下降投影已知編碼圖案光源的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)快速魯棒的匹配特征點(diǎn)3D結(jié)構(gòu)光29資料：機(jī)器視覺(jué)life，四元數(shù)視覺(jué)，光鑒科技，BFT機(jī)器人，雷鋒網(wǎng)，Melexis邁來(lái)芯公眾號(hào)，浙商證券研究所目前人形機(jī)器人主流視覺(jué)解決方案5.2主要人形機(jī)器人的視覺(jué)解決方案對(duì)比廠商視覺(jué)方案詳細(xì)信息機(jī)器人視覺(jué)外觀特斯拉人形機(jī)器人僅使用3個(gè)攝像頭(中間魚眼攝像頭、左右各一個(gè)視覺(jué)攝像頭)，直接嫁接FSD成熟的純視覺(jué)方案，或再輔之以力矩、聲學(xué)、觸覺(jué)、溫度等傳感器。特斯拉優(yōu)必選多目視覺(jué)優(yōu)必選WALKER

X采用基于多目視覺(jué)傳感器的三維立體視覺(jué)定位，采用Coarse-to-fine的多層規(guī)劃算法，第一視角實(shí)景AR導(dǎo)航交互及2.5D立體避障技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下全局最優(yōu)路徑自主導(dǎo)航。WALKER應(yīng)用視覺(jué)SLAM算法，視覺(jué)定位技術(shù)已經(jīng)達(dá)到商用水平。多目視覺(jué)CyberOne搭載的Mi-Sense深度視覺(jué)模組是由小米設(shè)計(jì)，歐菲光協(xié)同開發(fā)完成。Mi-Sense深度視覺(jué)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(cè)量范圍內(nèi)精度高達(dá)1%，應(yīng)用場(chǎng)景十分廣泛，可通過(guò)第三方實(shí)驗(yàn)室IEC

60825-1認(rèn)證，

滿足激光安全Class1標(biāo)準(zhǔn)。小米TOF深度相機(jī)TOF深度相機(jī)在Atlas頭部保護(hù)罩內(nèi)的感知傳感器為并列高度的視覺(jué)相機(jī)和深度相機(jī)。Atlas使用TOF深度相機(jī)以每秒15幀的速度生成環(huán)境的點(diǎn)云，點(diǎn)云是測(cè)距的大規(guī)模集合。波士頓動(dòng)力30資料：特斯拉AIDay，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，車右智能，BFT機(jī)器人公眾號(hào)，機(jī)器之心，浙商證券研究所5.3

預(yù)計(jì)2025年全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)將達(dá)到1276億元

全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模處于擴(kuò)張期，機(jī)器視覺(jué)主要下游應(yīng)用行業(yè)增速明顯。雖然機(jī)器視覺(jué)屬于新興技術(shù)，發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，

但已經(jīng)形成了從上到下、多行業(yè)領(lǐng)域并行的市場(chǎng)。GGII數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模約169億元（該數(shù)據(jù)未包含自動(dòng)化集成設(shè)備規(guī)模），同比增長(zhǎng)22%，預(yù)計(jì)2025年我國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模約349億元。2016-2021年全球機(jī)器視覺(jué)行業(yè)規(guī)模銷售收入從417.4億元上漲至804億元，預(yù)計(jì)2025年全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1276.1億元，2020年到2025年5年復(fù)合增長(zhǎng)率約為12%。2016-2025中國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)（單位：億元，%）2016-2025年全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)（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(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模（億元）

YOY2016

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2018

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2021

2022

2023E

2024E

2025E全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模（億元）

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

我國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)起步晚，全球機(jī)器視覺(jué)行業(yè)龍頭市場(chǎng)份額占比超60%。我國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)起步較晚，直到20世紀(jì)末期才陸續(xù)有相關(guān)技術(shù)公司成立，2021年國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)企業(yè)銷售額在1億以上的企業(yè)僅占16.5%，我國(guó)大部分機(jī)器視覺(jué)企業(yè)銷售規(guī)模較小，機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)的市場(chǎng)主要被美、德、日品牌占據(jù)，主要有美國(guó)康耐視、德國(guó)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(jī)器視覺(jué)行業(yè)的兩大巨頭，壟斷了超60%的全球市場(chǎng)份額。

傳感器工業(yè)市場(chǎng)空間廣闊，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)處于快速發(fā)展階段。3D視覺(jué)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(chǎng)推出了各自研發(fā)的

3D

視覺(jué)傳感器產(chǎn)品。此前工業(yè)級(jí)應(yīng)用市場(chǎng)相關(guān)技術(shù)主要由歐美國(guó)家的大型工業(yè)生產(chǎn)廠商主導(dǎo)，但近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)高精密

3D

測(cè)量技術(shù)的不斷積累，國(guó)產(chǎn)設(shè)備憑借較高的性價(jià)比開始替代進(jìn)口設(shè)備，且不斷拓展工業(yè)領(lǐng)域新的應(yīng)用，空間廣闊。2021全球機(jī)器視覺(jué)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局2021年中國(guó)機(jī)器視覺(jué)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(zhǔn)科技奧普特其他企業(yè)基恩士康耐視凌云光奧普特天準(zhǔn)科技巴斯勒其他32資料：華經(jīng)情報(bào)網(wǎng)，立鼎產(chǎn)業(yè)研究院，北京勵(lì)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(jué)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?shī)W比中光2021年的主要采購(gòu)情況為例：奧比中光的主要采購(gòu)電子器件和結(jié)構(gòu)件占比較大，電子器件占采購(gòu)金額的23.38%，結(jié)構(gòu)件占9.52%，通用感光芯片的單價(jià)最高，為16.71元。機(jī)器視覺(jué)公司的核心零部件單價(jià)及成本占比（以?shī)W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(jià)（元/件）16.710.33占采購(gòu)金額總比例8.15%23.38%4.25%14.4214.393.371.68%2.54%結(jié)構(gòu)件3.489.52%濾光片2.160.65%衍射光學(xué)元件2.550.52%33資料：奧比中光招股書，浙商證券研究所慣導(dǎo)IMU：人形機(jī)器人姿態(tài)控制的核心06Part

634慣導(dǎo)IMU是人形機(jī)器人姿態(tài)控制的關(guān)鍵6.1

慣性傳感器是一種用于測(cè)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、汽車、船舶、消費(fèi)電子、醫(yī)療等領(lǐng)域。

根據(jù)被測(cè)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(jì)，是敏感軸向加速度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器；角速度傳感器，又叫陀螺儀，是能夠敏感運(yùn)動(dòng)體相對(duì)于慣性空間的運(yùn)動(dòng)角速度的傳感器。三個(gè)MEMS加速度計(jì)和三個(gè)MEMS陀螺儀組合形成可以敏感載體，利用三維異構(gòu)集成技術(shù)，將MEMS加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器、磁傳感器和信號(hào)外理電路等功能零件集成在硅芯片內(nèi)，并內(nèi)置算法，實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)制導(dǎo)、導(dǎo)航、定位等功能。慣性傳感器（IMU）示意圖陀螺儀加速計(jì)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(dǎo)IMU是人形機(jī)器人姿態(tài)控制的關(guān)鍵6.2

慣性傳感器作為機(jī)器人的位覺(jué)感受器，是人形機(jī)器人姿態(tài)控制的核心。慣性傳感器（IMU）主要用來(lái)檢測(cè)和測(cè)量加速度與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可為機(jī)器人提供運(yùn)動(dòng)感知和控制能力，例如實(shí)現(xiàn)機(jī)器人姿態(tài)控制、行走穩(wěn)定性、步態(tài)協(xié)調(diào)性、模仿人類動(dòng)作等活動(dòng)。IMU在人形機(jī)器人中的應(yīng)用主流人形機(jī)器人廠商IMU相關(guān)方案應(yīng)用方向功能實(shí)現(xiàn)示意圖廠商IMU方案慣性導(dǎo)航使用加速度計(jì)和陀螺儀來(lái)追蹤特斯拉AI表示正在制造自主機(jī)器人的基礎(chǔ)模型；其多模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)應(yīng)用于客戶車輛——這些網(wǎng)絡(luò)接受任意模態(tài)，如攝像視頻、地圖、導(dǎo)航、IMU（慣性測(cè)量單元）、GPS等。物體相對(duì)于某個(gè)已知的狀態(tài)(位置、方向特斯拉優(yōu)必選慣性導(dǎo)航

與速度)的位置和方向。通過(guò)處理IMU的觀測(cè)數(shù)據(jù)，就可以跟蹤某個(gè)物體的位置與姿態(tài)，這也就是慣性導(dǎo)航的過(guò)程。IMU慣性測(cè)量單元被定義為“無(wú)需外部參考的可測(cè)量三維線運(yùn)動(dòng)及角運(yùn)動(dòng)的裝置”，能夠通過(guò)測(cè)量三個(gè)自由度的角加速度和和線加速度以及對(duì)加速度的積分慣性測(cè)量

和初始速度、位置的疊加運(yùn)算，得到物體在空間位置中的運(yùn)動(dòng)方向和速度，結(jié)合慣性導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌軌跡設(shè)定，對(duì)航向和速度進(jìn)行修正以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。優(yōu)必選大型機(jī)器人采用了六維力、IMU、位置、視覺(jué)等多種傳感器數(shù)據(jù)，估計(jì)機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和環(huán)境信息，并針對(duì)復(fù)雜地形研發(fā)特定的行走算法，同時(shí)通過(guò)平衡控制器實(shí)時(shí)在線調(diào)整，來(lái)解決機(jī)器人在不平整地形下行走的穩(wěn)定性問(wèn)題。CyberOne搭載的Mi-Sense深度視覺(jué)模組是由小米設(shè)計(jì)，歐菲光協(xié)同開發(fā)完成。Mi-Sense深度視覺(jué)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(jī)器人中最重要的應(yīng)用就是做控制閉環(huán)。足式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)動(dòng)控制的目標(biāo)就是控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到達(dá)指定位姿，具體為通過(guò)IMU反饋的數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)器人機(jī)身姿態(tài)進(jìn)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(lái)控制自身的肢體動(dòng)作，波士頓動(dòng)力并通過(guò)感知地面來(lái)保持平衡。36資料：《IMU與慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)知識(shí)介紹》，黛爾特官網(wǎng)，CSDN，TeslaAI,

機(jī)器之心，雷鋒網(wǎng)，芯動(dòng)聯(lián)科招股說(shuō)明書，浙商證券研究所預(yù)計(jì)全球MEMSIMU市場(chǎng)規(guī)模2027年將增長(zhǎng)至27.9億美元，2018-2027年CAGR為8%6.3

IMU取代獨(dú)立MEMS加速計(jì)和陀螺儀大勢(shì)所趨，下游應(yīng)用擴(kuò)大帶動(dòng)慣性傳感器市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)。隨著MEMS

IMU技術(shù)的成熟和系統(tǒng)綜合成本的下降，整個(gè)MEMS慣性傳感器市場(chǎng)正在經(jīng)歷巨大的變革，獨(dú)立的MEMS加速度計(jì)和陀螺儀越來(lái)越多地被MEMSIMU所取代。此外，隨著5G帶來(lái)的智能手機(jī)市場(chǎng)回暖以及汽車智能化的進(jìn)一步發(fā)展，預(yù)計(jì)全球MEMS

IMU市場(chǎng)規(guī)模2027年將增長(zhǎng)至27.9億美元，2018-2027年CAGR為8%；預(yù)計(jì)中國(guó)MEMS

IMU市場(chǎng)規(guī)模2027年將增長(zhǎng)至75.5億元，2018-2027年CAGR為14