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機(jī)械行業(yè)機(jī)器人系列報(bào)告(八):六維力傳感器是高精密力控剛需,人形機(jī)器人催生新需求(招商證券研報(bào))

每日經(jīng)濟(jì)新聞 2024-01-16 21:23:26

每經(jīng)AI快訊,2024年1月16日,招商證券發(fā)布研報(bào)點(diǎn)評機(jī)械行業(yè)。

本篇報(bào)告從產(chǎn)品、市場需求、競爭格局、人形機(jī)器人的應(yīng)用等角度分析了六維力/力矩傳感器行業(yè)。六維力/力矩傳感器能夠幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)精密、復(fù)雜操作,產(chǎn)品本身具有復(fù)雜性高、解耦難度大的特點(diǎn),下游應(yīng)用廣泛,定制化屬性明顯,目前市場空間較小,國內(nèi)外企業(yè)體量均較小。人形機(jī)器人有望帶來百億級的增量市場,核心需求是量產(chǎn)時產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性,行業(yè)處于發(fā)展早期,未來有望持續(xù)突破,給予行業(yè)“推薦”評級。

六維力/力矩傳感器是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、精密作業(yè)的剛需。六維力/力矩傳感器能夠同時測量三維空間坐標(biāo)系(OXYZ)內(nèi)的三個力(Fx、Fy、Fz)和三個力矩(Mx、My、Mz),是精密度最高的一類力傳感器。在復(fù)雜、精細(xì)作業(yè)場景下,機(jī)器人末端工具或工件與外界環(huán)境的接觸力需要被精確地感知,以保證機(jī)器人作業(yè)質(zhì)量,此時六維力/力矩傳感器成為必不可少的選項(xiàng)。

六維力/力矩傳感器的主要難點(diǎn)在于解耦難度大。

(1)幾乎所有多維力傳感器都存在不可消除的維間耦合,為了從結(jié)構(gòu)上盡可能降低耦合,往往會設(shè)計(jì)復(fù)雜的機(jī)械本體結(jié)構(gòu),導(dǎo)致很難用經(jīng)典力學(xué)知識來建立精確理論模型,給感知系統(tǒng)的建模、信息獲取與處理帶來困難。

(2)部分耦合有非線性的特征,雖然目前已有一系列能有效消除維間耦合的非線性解耦方法(即算法解耦),但往往比較復(fù)雜,而且計(jì)算量很大,所需計(jì)算時間較長,給實(shí)時檢測帶來限制。

(3)傳統(tǒng)的感知系統(tǒng)都基于簡化的模型或者設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行設(shè)計(jì),各維差異性顯著,很難達(dá)到精度一致。

(4)為進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)定,需要用到六維聯(lián)合加載設(shè)備,六維聯(lián)合加載設(shè)備非標(biāo)性強(qiáng),一般是傳感器企業(yè)自研自產(chǎn),制造成本昂貴,壁壘高。

下游應(yīng)用廣泛,產(chǎn)品定制化屬性明顯,市場空間較小。下游主要包括機(jī)器人與自動化,汽車行業(yè),醫(yī)療手術(shù)和康復(fù)領(lǐng)域,航天航空領(lǐng)域等;各個下游所要求的量程、分辨率、精度、溫漂等具體性能不同,需要進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)研發(fā),因此定制化程度較高。據(jù)高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所(GGII)數(shù)據(jù),2022年中國市場六維力傳感器銷量為8360套,其中機(jī)器人行業(yè)銷量達(dá)4840套。按均價(jià)2~3萬元,則2022年中國六維力傳感器市場規(guī)模約2億元。單價(jià)昂貴是六維力/力矩傳感器無法大批量使用的主要原因。

競爭格局:國內(nèi)以初創(chuàng)公司為主,下游側(cè)重點(diǎn)不同,收入體量較?。缓M馄髽I(yè)主要領(lǐng)先在產(chǎn)品豐富性和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)上,覆蓋的下游更全面,但整體收入體量也較小,沒有拉開難以逾越的差距。

人形機(jī)器人有望帶來百億增量市場。人形機(jī)器人中,六維力/力矩傳感器主要用在手腕(2個)、腳腕(2個)。關(guān)節(jié)力控主要用一維傳感器,其中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在減速機(jī)外部放置一個力矩傳感器,直線關(guān)節(jié)使用一個拉壓力傳感器,一共需要28個。因此,100萬臺人形機(jī)器人對應(yīng)的六維力/力矩傳感器需求量為4*100萬=400萬套,一維力/力矩傳感器需求量為28*100萬=2800萬套,在這一需求量級下,六維力/力矩傳感器的價(jià)格有望出現(xiàn)十倍級的下降,原因在于bom成本和攤銷成本進(jìn)一步降低、批量生產(chǎn)的標(biāo)品有可能實(shí)現(xiàn)自動化。假設(shè)量產(chǎn)后六維力價(jià)格降低至2000元,一維力價(jià)格降低至100元,單臺人形機(jī)器人對力傳感器的需求=2000*4+100*28=10800元,百萬臺人形機(jī)器人對應(yīng)的市場空間為108億元。

人形機(jī)器人的核心訴求在產(chǎn)品一致性和穩(wěn)定性,有望促進(jìn)六維力/力矩傳感器從少量定制走向批量標(biāo)品。六維力/力矩傳感器本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜,因此量產(chǎn)情況下,保持一致性和穩(wěn)定性的難度較高,目前銷售模式以小批量定制的項(xiàng)目制為主,而人形機(jī)器人需要的是性能穩(wěn)定、可批量生產(chǎn)的標(biāo)品,我們認(rèn)為,六維力/力矩傳感器在人形機(jī)器人上能否得到大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵在于能否提高量產(chǎn)的一致性和穩(wěn)定性,這也是我們判斷相關(guān)公司是否有望勝出的重要標(biāo)準(zhǔn)。

相關(guān)上市公司:柯力傳感(電子)、東華測試(通信)、中航電測(軍工)

風(fēng)險(xiǎn)提示:宏觀經(jīng)濟(jì)周期性波動風(fēng)險(xiǎn)、新興應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度不及預(yù)期、市場競爭加劇。

(來源:慧博投研)

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(編輯 曾健輝)

 

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