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)）

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

本篇報(bào)告從產(chǎn)品、市場(chǎng)需求、競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)空間較小，國(guó)內(nèi)外企業(yè)體量均較小。人形機(jī)器人有望帶來百億級(jí)的增量市場(chǎng)，核心需求是量產(chǎn)時(shí)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(píng)級(jí)。

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(shí)測(cè)量三維空間坐標(biāo)系（OXYZ）內(nèi)的三個(gè)力（Fx、Fy、Fz）和三個(gè)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(chǎng)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(shí)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(huì)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(shí)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(shí)間較長(zhǎng)，給實(shí)時(shí)檢測(cè)帶來限制。

（3）傳統(tǒng)的感知系統(tǒng)都基于簡(jiǎn)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(chǎng)空間較小。下游主要包括機(jī)器人與自動(dòng)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(gè)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(duì)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(guó)市場(chǎng)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(guó)六維力傳感器市場(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)格局：國(guó)內(nèi)以初創(chuàng)公司為主，下游側(cè)重點(diǎn)不同，收入體量較??；海外企業(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(chǎng)。人形機(jī)器人中，六維力/力矩傳感器主要用在手腕（2個(gè)）、腳腕（2個(gè)）。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(gè)力矩傳感器，直線關(guān)節(jié)使用一個(gè)拉壓力傳感器，一共需要28個(gè)。因此，100萬臺(tái)人形機(jī)器人對(duì)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(jí)下，六維力/力矩傳感器的價(jià)格有望出現(xiàn)十倍級(jí)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(dòng)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(tái)人形機(jī)器人對(duì)力傳感器的需求=2000*4+100*28=10800元，百萬臺(tái)人形機(jī)器人對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)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(cè)試（通信）、中航電測(cè)（軍工）

風(fēng)險(xiǎn)提示：宏觀經(jīng)濟(jì)周期性波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)、新興應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度不及預(yù)期、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。

(來源：慧博投研)

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(編輯 曾健輝)