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机器人行业深度:传感器:人形机器人与外界互动核心零部件
湘财证券·2025-03-31 21:07

报告行业投资评级 - 机器人行业投资评级为“增持(维持)” [1] 报告的核心观点 - 关注人形机器人传感器三大细分方向,即力觉、触觉和视觉,传感器作为感知核心部件,对增强人形机器人感知能力至关重要,特斯拉人形机器人BOM成本中传感器价值量占比约33.4%,这三个细分方向最具发展潜力 [3] - 随着人形机器人技术发展,传感器需求持续攀升,全球传感器市场虽主要由外资品牌主导,但国内企业正崭露头角,相关产业链标的有望受益,因此维持机器人行业“增持”评级 [7] 根据相关目录分别进行总结 传感器是人形机器人关节核心零部件 - 传感器是与外部环境交互的关键纽带,人形机器人通过配备多种传感器实现对外部环境感知和自身状态监测,传感器分为内部和外部传感器,分别检测自身状态和与外界交互 [14][15] - 传感器是机器人感知系统核心,价值量占比较高,特斯拉人形机器人BOM成本中传感器价值量占比约33.4%,关节BOM成本占总成本69.8% [18] 力控:机器人力控必不可少,力传感器为核心零部件 - 力控是机器人运动的核心,其基本原理是通过传感器检测接触力或力矩并反馈给控制系统,调整机器人运动轨迹或输出力,涵盖力感知、反馈、调节和运动执行四个环节,应用范围广泛 [22][25] - 六维力传感器是人形机器人实现智能化控制重要传感器,按测量维度力传感器分为一维、三维和六维,六维功能最强大,适用于复杂场景,电阻应变式是目前主流技术路线 [26][34] - 六维力传感器性能优异,但技术壁垒较高,主要性能参数包括量程、过载能力等,其优势在于结构紧凑、信号同步性好、耦合误差低,技术壁垒包括弹性体结构设计、标定校准和解耦算法 [41][46] - 六维力传感器国产厂商入局者增加,市场空间有望实现快速增长,中国市场入局者逐年增加但具备批量化供应能力厂商偏少,2023年外资厂商占近70%市场份额,2027 - 2030年市场有望爆发式增长,预计2030年出货量达119.54万台,市场规模达143.31亿元,人形机器人将成最大增长需求 [52][56] 触觉:赋予人形机器人敏锐的“触感” - 电子皮肤概述和技术分类,电子皮肤兼具物理柔性和仿生特性,能模拟人类触觉感知功能,主要分为基底层、导电层、传感层,触觉传感器原理分为压阻式、电容式等,在多个领域有广阔应用前景 [62][69] - 制备柔性触觉传感器核心在于材料、结构和制造工艺,材料分为柔性基底层、导电电极层和活性传感层,多层结构设计可提高性能,制造工艺有溶液浇铸法、3D打印技术和自组装法 [73][84] - 触觉传感器厂商梳理,全球柔性触觉传感器市场主要由外资品牌主导,2023年CR5为57.10%,国内部分企业崭露头角,如纽迪瑞、汉威科技等 [88] 视觉:使得机器人能够通过眼睛捕捉信息 - 视觉概述和技术分类,机器视觉分为二维和三维,三维技术能提供更全面物体信息,3D视觉感知技术分为光学和非光学,光学方法占主导,还介绍了ToF、双目立体视觉、结构光等技术原理及优缺点 [93][104] - 人形机器人的主流方案为3D视觉,未来空间较大,目前主流人形机器人多采用3D视觉方案,全球3D视觉传感器市场预计2025年达150亿美元,2019 - 2025年复合增长率约20% [107][110] - 海外厂商地位领先,国产逐渐打开市场,海外头部厂商在全球3D视觉传感器市场占据先发优势,国内厂商如奥比中光通过多技术布局和芯片自研逐渐打开市场 [113]