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1、1證券研究報告作者:行業評級:上次評級:行業報告|請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明機械設備機械設備強于大市強于大市維持2023年12月30日(評級)分析師 朱曄SAC執業證書編號:S1110522080001人形機器人傳感器專題:柔性控制新藍海人形機器人傳感器專題:柔性控制新藍海行業專題研究2請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明1)人形機器人提出更高力控要求人形機器人提出更高力控要求人形機器人提升傳感器需求:人形機器人提升傳感器需求:在機器人核心零部件中,傳感器作為機器人重要組成部分,是力控擺動、穩定控制的核心,可精準測量隨機變化的力,價值量或僅次于關鍵模組。人形機器人對于傳感器的需求
2、增多,有望推動相關傳感器行業擴容。柔順控制為發展方向:柔順控制為發展方向:從自動化到機器智能、人工智能邁進,需要將力/力矩的測量和引入控制系統,提高機器人對未知環境適應性和交互安全性,即柔順控制;外力的感應可基于電流環、末端力傳感器、關節力矩傳感器、電子皮膚/柔性傳感器。2)末端力傳感器:六維力傳感器感應精準末端力傳感器:六維力傳感器感應精準,技術技術+量產有望推動降本量產有望推動降本六維力傳感器性能最優六維力傳感器性能最優,降本潛力較大:降本潛力較大:大部分六維力傳感器基于應變片結構,具有精度高、范圍廣優勢;目前六維力/力矩傳感器市場基數較小,尚未形成明顯規模效應,未來伴隨多技術路線產品完善
3、、產品價格下降及國產化率提升,有望進入高速成長期。人形機器人或將撬動市場快速擴容:人形機器人或將撬動市場快速擴容:目前受制于高技術壁壘,批量化產能依舊稀缺;根據MIR睿工業數據,我們測算當人形機器人出貨量達到100萬臺時,對應末端六維力傳感器市場規模約80億元。3)觸覺傳感器:技術路線百花齊放觸覺傳感器:技術路線百花齊放國外廠商占據八成高端觸覺傳感器市場國外廠商占據八成高端觸覺傳感器市場,國產替代空間廣闊:國產替代空間廣闊:觸覺傳感器行業技術壁壘較高,目前CR3占比約60%,美國傳感器行業競爭力較強。觸覺傳感器是我國重點攻艱的35項“卡脖子”技術之一,市場需求對外依賴度超過90%。多點陣列指尖
4、觸覺解決方案多點陣列指尖觸覺解決方案:將MEMS傳感器陣列化并集成在柔性可延展襯底是實現柔性電子的重要途經,目前有部分機器人廠商和研究機構采用了多點陣壓力傳感器方案來實現人工指尖觸覺感應,可高精度地執行多種抓取操作。4)電子皮膚:潛在市場廣闊電子皮膚:潛在市場廣闊,機遇與挑戰并存機遇與挑戰并存柔性電子皮膚:柔性電子皮膚:電子皮膚(E-skin)作為機器人外表面蒙皮可為機器人提供豐富的觸覺信息,促進機器人控制領域及新一代人機交互領域的發展。高柔彈性、高靈敏度的電子皮膚觸覺傳感器使機器人更加靈活、纖細、智能、人性化。電子皮膚應用存在諸多挑戰:電子皮膚應用存在諸多挑戰:高靈敏度、高柔性的電子皮膚制造
5、工藝復雜、成本高和難以批量生產;目前,柔性電子皮膚的發展仍然受材料與結構限制,在測量精度上無法與傳統成熟的金屬及半導體傳感器相比。風險提示風險提示:政策推動效應不達預期風險、研發進度不達預期風險、貿易摩擦風險、測算主觀性風險。摘要摘要lUaXpWhWwV8VlVfWxVtRoMnP7NdN6MtRoOpNsOkPrRrQjMnNoM9PnMoPMYpNrMMYpPmR人形機器人提出更高的力控要求人形機器人提出更高的力控要求13請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明41.1 1.1 傳感器于人形機器人重要性顯著提升傳感器于人形機器人重要性顯著提升傳感器保證機器人靈敏度,推動智能化升級:傳感器保證
6、機器人靈敏度,推動智能化升級:傳感器賦予機器人視、力、觸、嗅、味等多種感知能力,不僅能從外部賦予機器人感知功能,還能用于檢測機器人自身的內部工作狀態,通過對各關節的位置、速度、溫度、載荷、電壓等信息進行探測和了解,有效保證和提升機器人自身動作準確性和靈敏度;更推動機器人智能化和信息化升級。人形機器人傳感器根據檢測對象不同分為內部傳感器和外部傳感器:人形機器人傳感器根據檢測對象不同分為內部傳感器和外部傳感器:內部傳感器:內部傳感器:用來感知機器人的自身狀態的傳感器,比如位置、速度、加速度等;外部傳感器:外部傳感器:用來感受機器人周圍環境、目標物的狀態信息的傳感器,比如視覺、觸覺、聽覺、嗅覺、溫度
7、、力度等。資料來源:傳感器專家網公眾號,思嵐科技官網,天風證券研究所資料來源:傳感器專家網公眾號,思嵐科技官網,天風證券研究所51.2 1.2 政策加持人形機器人,著重發力傳感器等關鍵部件政策加持人形機器人,著重發力傳感器等關鍵部件政策加持人形機器人,賦能發展傳感器:政策加持人形機器人,賦能發展傳感器:工信部在23年9月份發布針對人形機器人的“揭榜掛帥”任務榜單,其中5項核心基礎中,有3項關于傳感器,分別強調力傳感器、強調力傳感器、MEMSMEMS姿態傳感器和觸覺傳感器等關鍵部件。姿態傳感器和觸覺傳感器等關鍵部件。資料來源:工信部、傳感器專家網,天風證券研究所資料來源:工信部、傳感器專家網,天
8、風證券研究所力傳感器力傳感器揭榜任務揭榜任務面向人形機器人準確獲取驅動關節和肢體末端觸感力學信號的需求,突破穩定可靠的力傳感器結構設計與制造、智能化信號處理與分析、多信息智能識別與模型分析等關鍵技術;研制系列化、高性能、低成本、智能化的新型力傳感器;發展低成本、規?;膫鞲衅魃a制造方法,推動新型力傳感器在人形機器人上的產業化應用。預期目標預期目標到2025年,完成人形機器人系列化力傳感器的設計與制造,滿足驅動關節、手指、足底等肢體末端力測量需要,并在人形機器人上開展實際應用。傳感器采用低成本、高性能的設計,精度達到0.5%FS,響應時間優于0.03s,具有智能信息采集與處理能力,提升力傳感器
9、的智能化水平。觸覺傳感器觸覺傳感器揭榜任務揭榜任務圍繞人形機器人靈巧手使用工具、操作設備、分揀物品、高精度裝配等能力,在靈巧手掌內配置觸覺傳感器,以感知操作目標的位姿、硬度、肌理等特征,提高靈巧手的智能化操作能力。研發小體積、高可靠性、高穩定性的人形機器人手部觸覺傳感器,滿足人形機器人靈巧手感知、操作、交互等需求,提升新型觸覺傳感器自主設計與研發水平,推動觸覺傳感器的產業化應用。預期目標預期目標到2025年,完成小體積高可靠性高穩定性的手部觸覺傳感器研制,實現指尖、指腹和掌面部位傳感器陣列密度1mm1mm(厚度0.3mm);力檢測范圍0.1N/cm2240N/cm2(10g/cm224kg/c
10、m2)5%;最小檢測力10g。MEMSMEMS姿態傳感器姿態傳感器揭榜任務揭榜任務面向人形機器人姿態控制對高性能、小型化姿態傳感器的需求,突破傳感器小型化結構設計、陀螺儀高精度加工工藝、智能響應姿態解算等關鍵技術;研制基于MEMS慣性器件的高性能姿態傳感器;研究減小傳感系統體積重量,降低功耗,提升傳感器抗振動、抖動能力以及傳輸性能的方法;發展低成本、規?;瘋鞲衅魃a制造方法,推動新型MEMS姿態傳感器在人形機器人上的產業化應用。預期目標預期目標到2025年,完成高性能、低成本的MEMS姿態傳感器研制,具有較強的抗振動和抖動性能,俯仰角和橫滾角靜態精度為0.1,零偏穩定性(1,10s平滑)不低于
11、0.3/h,MEMS姿態傳感器具有強的魯棒性和智能穩定算法。61.3 1.3 傳感器系第二代傳感器系第二代OptimusOptimus最大邊際變化最大邊際變化特斯拉第二代特斯拉第二代OptimusOptimus人形機器人主要亮點:觸覺傳感器、力傳感器以及更強大的平衡感知能力。人形機器人主要亮點:觸覺傳感器、力傳感器以及更強大的平衡感知能力。第二代Optimus搭載由特斯拉設計的執行器與傳感器、2自由度驅動頸部、響應更快的11自由度靈巧手、觸覺傳感器(十指)、執行器集成電子和線束、足部力/扭矩傳感器、鉸接式腳趾等。重量減輕重量減輕10kg10kg,平衡力及全身控制均得到提高,更聚焦運動與控制。,
12、平衡力及全身控制均得到提高,更聚焦運動與控制。傳感器系傳感器系OptimusOptimus最大邊際變化:最大邊際變化:第二代Optimus新增多項特斯拉自研傳感器:足部:足部:腳掌分為兩個部分,通過增加足部力/力矩傳感器,使得步行姿態更接近人類,且行走速度提升30%。手部:手部:全新11自由度靈巧手,通過新增手指觸覺傳感器,可以實現兩指捏起雞蛋的精細操作。全身:全身:90深蹲動作需要調動全身多個環節參與,預計其搭載的IMU等慣性傳感器及感知算法有大幅提升。圖:第二代圖:第二代optimusoptimus靈巧手靈巧手圖:第二代圖:第二代optimusoptimus足部足部圖:第二代圖:第二代op
13、timusoptimus全身控制全身控制資料來源:財聯社公眾號,電子發燒友網公眾號,傳感器專家網,天風證券研究所資料來源:財聯社公眾號,電子發燒友網公眾號,傳感器專家網,天風證券研究所71.4 1.4 人形機器人顯著提升傳感器需求人形機器人顯著提升傳感器需求人形機器人提升傳感器需求:人形機器人提升傳感器需求:在機器人核心零部件中,傳感器作為機器人重要組成部分,是力控擺動、穩定控制的核心,可精準測量隨機變化的力,價值量或僅次于關鍵模組。人形機器人對于傳感器的需求增多,力/力矩傳感器方面,目前有微型壓力傳感器、拉壓力傳感器、關節扭力傳感器、六維力傳感器等,隨著人形機器人逐步量產,有望推動傳感器行業
14、擴容。特斯拉人形機器人:特斯拉人形機器人:根據AI DAY 2022披露信息,其第一代Optimus身體上共計28個自由度,每一個旋轉關節需要1個力矩傳感器,每一個直線關節需要1個拉壓力傳感器和1個位置傳感器;根據第二代Optimus視頻,新增多項特斯拉自研傳感器(足部力/力矩傳感器、手指觸覺傳感器)優必選人形機器人:優必選人形機器人:根據官網示意圖,單個機器人需要4個六維力/力矩傳感器(手部及足部各2個),以及1個高精度慣導傳感器。資料來源:傳感器專家網公眾號,鑫精誠官網,優必選官網,天風證券研究所資料來源:傳感器專家網公眾號,鑫精誠官網,優必選官網,天風證券研究所圖:優必選機器人示意圖圖:
15、優必選機器人示意圖圖:鑫精誠傳感器機器人應用領域圖:鑫精誠傳感器機器人應用領域81.5 1.5 人形機器人市場空間廣闊,智能服務機器人加速滲透人形機器人市場空間廣闊,智能服務機器人加速滲透全球智能服務機器人加速滲透:全球智能服務機器人加速滲透:隨著機器人價格不斷下降及解決方案應用場景愈加廣泛,下游客戶接受意愿逐步提升,加速全球智能服務機器人產品及解決方案的快速滲透。根據弗若斯特沙利文資料,全球智能服務機器人產品及解決方案市場預計2028年達到628億美元,2022-2028年期間CAGR17.8%中國智能服務機器人滲透率有望提升:中國智能服務機器人滲透率有望提升:目前中國智能服務機器人產品及解
16、決方案滲透率仍然偏低,預計前沿人工智能技術將于未來數年大幅影響中國智能機器人產品及解決方案市場發展。根據弗若斯特沙利文資料,中國智能服務機器人產品及解決方案市場預計2028年達到1832億元,2022-2028年期間CAGR23.5%資料來源:弗若斯特沙利文,國際機器人聯合會,優必選招股說明書,天風證券研究所資料來源:弗若斯特沙利文,國際機器人聯合會,優必選招股說明書,天風證券研究所圖:全球智能服務機器人產品及解決方案市場規模(十億美元)圖:全球智能服務機器人產品及解決方案市場規模(十億美元)圖:中國智能服務機器人產品及解決方案市場規模(十億元)圖:中國智能服務機器人產品及解決方案市場規模(十
17、億元)3.44.3566.57.68.910.211.61314.481113.116.11721.626.331.637.342.848.40102030405060702018 2019 2020 2021 2022 2023E2024E2025E2026E2027E2028E智能個人/家庭服務機器人智能專業服務機器人9.211.813.617.520.425.531.137.543.550.557.410.116.521.629.231.240.554.670.288106.4125.80204060801001201401601802002018 2019 2020 2021 2022
18、 2023E2024E2025E2026E2027E2028E智能個人/家庭服務機器人智能專業服務機器人91.6 1.6 人形機器人對力控提出更高要求:柔性控制人形機器人對力控提出更高要求:柔性控制+智能感應智能感應力感應器歷史悠久應用廣泛,柔順控制為發展方向力感應器歷史悠久應用廣泛,柔順控制為發展方向傳統工業機器人控制通過伺服系統發送位置指令,即位置控制位置控制來實現,機械臂沿著事先規劃好的軌跡在封閉、確認的空間中運動,在簡單工業場景中的效率和精度很高。而在智能工廠中,機器人的作業環境日益非結構化,作業工序趨于柔性化,要求逐步提高。從自動化到機器智能、人工智能邁進,需要將力/力矩作為閉環反饋
19、量引入控制,提高機器人對未知環境的適應性和與人交互的安全性,即柔順控制柔順控制。柔順控制可分為被動柔順和主動柔順。被動柔順通過在傳統機械臂末端安裝機械彈性結構利用機械臂的彈性來實現;主動柔順通過加入力傳感器反饋力度信息,采用一定控制策略主動控制作用力,可分為直接力控與間接力控。間接力間接力控通過控制力和位置的相對關系實現,直接力控則直接精確控制壓力大小控通過控制力和位置的相對關系實現,直接力控則直接精確控制壓力大小,外力的感應可基于電流環、末端力傳感器、關節力矩傳感器、電子皮膚/柔性傳感器。圖:機器人傳統控制與柔順控制對比圖:機器人傳統控制與柔順控制對比圖:柔順控制技術分類與應用場景圖:柔順控
20、制技術分類與應用場景資料來源:智星崛起公眾號,天風證券研究所資料來源:智星崛起公眾號,天風證券研究所傳統控制傳統控制柔順控制柔順控制精度、高剛性控制搬運機器人要求高的機器人示教基于被動柔順控制縫針機械臂為一顆葡萄101.6 1.6 人形機器人對力控提出更高要求:柔性控制人形機器人對力控提出更高要求:柔性控制+智能感應智能感應力控環節關注四種實現力感應技術路線的可替代性與可實現性力控環節關注四種實現力感應技術路線的可替代性與可實現性電流環方案:電流環方案:電流環感應力覺基于電流反饋和辨識的動力學模型,無需加裝傳感器,但精度較低,僅有10N;末端力傳感器方案:末端力傳感器方案:末端力傳感器感應力覺
21、主要通過在機械臂末端加裝如一維力、六維力等傳感器實現,其優點在于精度較高,如一維力傳感器精度可達0.1N,六維可達到0.01N,但目前價格昂貴,一維力傳感器價格上千,而最便宜的六維力傳感器也需要2-3萬元;關節力矩傳感器方案:關節力矩傳感器方案:關節力矩傳感器需要安裝在關節之中,精度、價格在電流環方案與末端力傳感器方案之間;電子皮膚電子皮膚/柔性傳感方案:柔性傳感方案:即通過給機器人添加電子皮膚實現對力覺的感應與控制。例如在靈巧機械手的驅動控制方面,電子皮膚可以感知抓取過程的握力。柔性傳感器在傳統消費電子產品中有一定應用,但與靈巧手仍有差距,仍處于研發之中。圖:力覺感應不同技術路線對比圖:力覺
22、感應不同技術路線對比資料來源:財聯社早知道、智星崛起公眾號,天風證券研究所資料來源:財聯社早知道、智星崛起公眾號,天風證券研究所力覺感應方式力覺感應方式描述描述優點優點缺點缺點電流環電流環通過電流反饋和辨識的動力學模型估計外力無需加裝傳感器精度低,只有10N末端力傳感器末端力傳感器機械臂末端加裝力傳感器精度高,一維可達0.1N,六維可達0.01N價格高,一維價格上千,六維為2萬以上關節力矩傳感器關節力矩傳感器機械臂關節處加裝力矩傳感器精度可達0.50.1N,價格在電流環與末端力傳感器之間電子皮膚電子皮膚/柔性傳感柔性傳感肢體外層添加電子皮膚/柔性傳感器可實現靈巧和敏銳觸覺,消費電子有初步應用,
23、但仍處于研發中力力/力矩傳感器力矩傳感器211請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明122.1 2.1 末端力傳感器:六維力傳感器感應精準,技術末端力傳感器:六維力傳感器感應精準,技術+量產有望推動降本量產有望推動降本六維力傳感器性能最優,關注硅應變片六維力傳感器性能最優,關注硅應變片+壓電傳感壓電傳感按照測量維度測量維度分類,力傳感器可分為一維和多維。一維力傳感器僅檢測一個方向的作用力,價格多為數百元,廣泛應用于工業場景;多維力傳感器能夠測量多個維度的力,常見的是三維和六維。六維力傳感器能夠同時測量XYZ軸向力和環繞軸的力矩,內部算法可以解耦各個方向的力和力矩的干擾,給出最全面的力覺信息,技
24、術壁壘高、應用難度大。一維力傳感器:一維力傳感器:標定坐標軸為OZ軸,被測量力F的方向與OZ完全重合時即可完成任務,代表產品為稱重傳感器、壓力傳感器;三維力傳感器:三維力傳感器:如果力F的作用點與傳感器的標定參考點O保持重合,力F的方向在三維空間中隨機變化,三維力傳感器即可完成測量任務,同時測量Fx、Fy、Fz三個分力。當力的作用點遠離傳感器時,傳感器要同時承受力的分量和彎矩的作用偏差較大。六維力傳感器:六維力傳感器:空間中任意方向的力F,作用點P不與傳感器標定參考點重合且隨機變化,這種情況下需選用六維力傳感器,同時測量Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz六個分量,適用于參考點距離較遠、隨機變化
25、的場景,且測量精度要求高。圖:一維傳感器作用示意圖圖:一維傳感器作用示意圖圖:三維傳感器作用示意圖圖:三維傳感器作用示意圖圖:六維傳感器作用示意圖圖:六維傳感器作用示意圖資料來源:坤維科技公眾號,高工機器人公眾號,天風證券研究所資料來源:坤維科技公眾號,高工機器人公眾號,天風證券研究所傳感器傳感器傳感器OXYZ-傳感器的標定坐標系O-傳感器標定參考點OZ-傳感器的標定軸線OXYZ-傳感器的標定坐標系O-傳感器標定參考點OZ-傳感器的標定軸線OXYZ-傳感器的標定坐標系O-傳感器標定參考點P 力作用點13檢測方法檢測方法方法描述方法描述優點優點缺點缺點電阻應變式電阻應變式力作用 電阻變化量精度高
26、、技術成熟、范圍廣、頻響特性好存在非線性誤差、信號輸出微弱電容式電容式力作用 電容變化量靈敏度高、分辨率高、頻率范圍寬、結構簡單、適用性強存在電荷泄露,靜態力測量困難、分辨率不高壓電式壓電式基于壓電效應,力作用 電荷量變化動態響應好、精準性好、分辨率高、結構緊湊、尺寸小、剛度強調理電路復雜、寄生電容影響大電磁式電磁式基于霍爾效應,力作用 磁通量變化動態量測范圍大、功耗小、簡單可靠非線性誤差大、互換性差、分辨率不高光電式光電式基于光電效應,力作用 光學量變化可靠性高、測量范圍廣、動態響應好價格昂貴、測試環境要求高電感式電感式力作用 電感量變化靈敏度高、分辨率高、線性度好、重復性高不適用于動態測量
27、、可靠性不高2.1 2.1 末端力傳感器:六維力傳感器感應精準,技術末端力傳感器:六維力傳感器感應精準,技術+量產有望推動降本量產有望推動降本六維力傳感器性能最優,關注硅應變片六維力傳感器性能最優,關注硅應變片+壓電傳感壓電傳感按照測量原理測量原理/信號采集原理信號采集原理分類,應用較久的是電阻應變式、電阻應變式、電容式、壓電式,電容式、壓電式,隨著檢測傳感技術的發展,光電式、電感式、氣壓式、電磁式等檢測方法也有應用,不同技術各有優缺。大部分六維力傳感器基于應變片結構:大部分六維力傳感器基于應變片結構:硅應變片式性能表現好于金屬應變片,但成本較高,近年來硅應變片工藝有所改進,成本有望降低;壓電
28、式動態特性較好,但更多用于少于六維力傳感器上,六維力傳感器上的應用有望增加。表:不同檢測方法的優缺點表:不同檢測方法的優缺點表:不同技術類型傳感器綜合比較表:不同技術類型傳感器綜合比較資料來源:資料來源:機器人多維力傳感器機器人多維力傳感器梁橋康等,梁橋康等,LeaderobotLeaderobot公眾號,天風證券研究所公眾號,天風證券研究所技術類型技術類型穩定性穩定性剛度剛度動態特性動態特性信噪比信噪比成本成本應變式應變式硅應變片式很高很高中很高中金屬箔式中很高中低中低中低電容式電容式中低低中低低中低光學式光學式中低低中低中壓電式壓電式中很高很高中很高142.1 2.1 末端力傳感器:六維力
29、傳感器感應精準,技術末端力傳感器:六維力傳感器感應精準,技術+量產有望推動降本量產有望推動降本應變式六維力傳感器結構核心是應變片應變式六維力傳感器結構核心是應變片多維力傳感器主要由力敏元器件、信號采集電路、信號調理電路、多維信號解耦系統(硬件/軟件)、上位機或嵌入式系統信息處理軟件等構成。力敏元件的性能直接決定多維力傳感器的靈敏度、量程、分辨率、剛性等性能指標。以ATI應變式六維力傳感器為例,其內部擁有三根梁,每個梁上有四個硅應變片,成對工作構成半橋電路。就愛采購、京東等在線平臺產品及MIR睿工業公眾號的數據,進口的ATI六維力傳感器價格在8萬元左右,外資產品單個均價約為4萬元;國產六維力傳感
30、器價格在6000-40000元之間,均價在2萬元以上。國外品牌HBM應變片價格在800-3000元左右。按ATI六維力傳感器使用12個應變片計算,應變片成本將達到0.96-3.6萬元。據MIR睿工業調研數據,國產六維力傳感器成本僅有數千元,利潤率較高,兩年內單個產品價格有望降至5000元左右。圖:應變片將形變變為電信號圖:應變片將形變變為電信號圖:應變片內部結構圖:應變片內部結構圖:圖:ATIATI六維力傳感器內部結構六維力傳感器內部結構資料來源:資料來源:HBMHBM測試與測量、測試與測量、ATIATI工業自動化公眾號,天風證券研究所工業自動化公眾號,天風證券研究所15工藝層次工藝層次工藝內
31、容工藝內容支持工藝彈性元件毛坯鍛造加工、機械加工、熱處理、表面處理基礎工藝電阻應變計及其膠粘劑、電路補償與調整工藝用原材料及元器件、封裝用防護與密封材料核心工藝全生產流程,重點為電阻應變計粘貼與固化處理、組焊惠斯通電橋電路、電路補償與調整、防護與密封特殊工藝能夠提高傳感器性能的反淬火法、冷熱循環法、恒溫時效法、振動時效工藝等2.1 2.1 末端力傳感器:六維力傳感器感應精準,技術末端力傳感器:六維力傳感器感應精準,技術+量產有望推動降本量產有望推動降本應變式六維力傳感器結構核心是應變片,技術核心在于采集應變式六維力傳感器結構核心是應變片,技術核心在于采集+算法算法力傳感器機械本體結構較復雜,很
32、難用經典力學知識建立精確理論模型;維間耦合、非線性耦合等增加了解耦和精度的難度;工藝方面,應變片對粘貼精度要求高且容易損壞,結構和加工誤差可能加劇維間耦合現象,且生產工藝中手工操作流程多,人為因素對品質影響較大。六維力傳感器形態多、研發難度大,并非多個一維力傳感器和扭矩傳感器結構的簡單疊加,需要考慮非線性力學、多通道信號溫漂、蠕變、交叉干擾、數據實時處理、六維聯合加載標定的復雜性。應變式傳感器是依賴于制造工藝的。高精度力傳感器壁壘來自于多方面,設計端的應變片材料及設計、傳感器結構設計,工藝端粘貼、加工精度,應用端的校準標定,算法端的解耦計算,均需熟練掌握相關know-how。表:藍點觸控六維力
33、傳感器及力控解決方案表:藍點觸控六維力傳感器及力控解決方案表:應變式傳感器生產制造工藝表:應變式傳感器生產制造工藝資料來源:資料來源:MIRMIR睿工業公眾號,睿工業公眾號,稱重傳感器制造工藝機理及其發展趨勢稱重傳感器制造工藝機理及其發展趨勢劉九卿,天風證券研究所劉九卿,天風證券研究所162.2 2.2 六維力傳感器:機器人撬動市場空間,量產優質產能稀缺六維力傳感器:機器人撬動市場空間,量產優質產能稀缺機器人領域系六維力機器人領域系六維力/力矩傳感器重要市場,人形機器人市場應用潛力較大:力矩傳感器重要市場,人形機器人市場應用潛力較大:目前六維力/力矩傳感器主要應用于工業機器人、協作機器人、手術
34、機器人和康復機器人等,隨著機器人力控技術發展及成本降低,六維力傳感器將在人形機器人領域發揮及其重要的作用,未來市場潛力較大。圖:六維力傳感器機器人領域應用場景圖:六維力傳感器機器人領域應用場景圖:六維力傳感器行業應用持續擴展圖:六維力傳感器行業應用持續擴展資料來源:高工機器人公眾號,天風證券研究所資料來源:高工機器人公眾號,天風證券研究所應用領域應用領域市場規模(市場規模(GGIIGGII預測口徑)預測口徑)潛在客戶潛在客戶工業機器人預計2026年中國銷量達67萬臺以上發那科、安川、ABB、庫卡、埃斯頓、伯朗特、圖靈、埃夫特、華數機器人等協作機器人預計中國六軸及以上協作機器人2026年出貨將近
35、6萬臺,市場規模接近60億元遨博、節卡、艾利特、大族、珞石、越疆、中科新松、法奧、集萃等血管介入機器人中國市場規模預計從2022年的0.34億元增長到2030年的58.24億元,CAGR90.3%博動醫療、潤邁德醫療、愛博醫療、唯邁醫療、奧朋醫療、微創醫療、萬思醫療、睿心醫療等康復機器人預計中國市場2023-2026年期間CAGR50%,2026年市場規模達79.5億元傅利葉智能、大艾機器人、程天科技、卓道醫療、哈工天愈、邁步醫療、埃斯頓等人形機器人預計2030年全球人形機器人滲透率有望達7%,市場規模超200億美元優必選、小米、特斯拉、達闊科技、智元科技、傅利葉智能等172.2 2.2 六維
36、力傳感器:機器人撬動市場空間,量產優質產能稀缺六維力傳感器:機器人撬動市場空間,量產優質產能稀缺銷量方面:銷量方面:2022年中國市場六維力/力矩傳感器銷量8360套,同比增長57.97%,其中機器人行業銷量4840套,同比增長62.58%。GGII預計到2027年中國市場六維力力矩傳感器銷量有望突破84,000套,復合增長率超過60%,其中機器人行業銷量有望突破42,000套;空間方面:空間方面:2022年中國六維力/力矩傳感器市場規模2.39億元,同比增長52.04%,其中機器人行業六維力/力矩傳感器市場規模1.56億元,同比增長54.35%。GGII預計,2027年中國六維力/力矩傳感器
37、市場規模將超過15億元,復合增長率超過45%。市場規模有望高速成長:市場規模有望高速成長:六維力測量技術屬于平臺型技術,目前主要應用于機器人、汽車、航空航天等領域。當前六維力/力矩傳感器市場基數依然偏小,尚未形成明顯規模效應;隨著應用領域的拓展,六維力和力矩傳感器有望進入高速成長期,期間或將期間或將伴隨多技術路線產品矩陣的完善、產品價格的下降以及國產化率的提升。伴隨多技術路線產品矩陣的完善、產品價格的下降以及國產化率的提升。圖:圖:20172017-20272027年中國六維力年中國六維力/力矩傳感器市場銷量及預測力矩傳感器市場銷量及預測圖:圖:20172017-20272027年中國六維力年
38、中國六維力/力矩傳感器市場規模及預測力矩傳感器市場規模及預測資料來源:高工機器人公眾號,天風證券研究所資料來源:高工機器人公眾號,天風證券研究所01000020000300004000050000600007000080000900001000002017201920212023E2025E2027E機器人行業銷量(套)非機器人行業銷量(套)024681012141618201720182019202020212022 2023E2024E2025E2026E2027E機器人行業規模(億元)非機器人行業規模(億元)182.2 2.2 六維力傳感器:機器人撬動市場空間,量產優質產能稀缺六維力傳感
39、器:機器人撬動市場空間,量產優質產能稀缺批量化產能稀缺:批量化產能稀缺:盡管受益于機器人市場需求增加,中國六維力矩傳感器供應商逐年增加,但受制于高技術壁壘,真正具備批量化產品供應能力的廠商依舊較少。根據根據20222022年銷量口徑劃分,年銷量口徑劃分,ATIATI、宇立科技、坤維科技、鑫精誠位于第一梯隊、宇立科技、坤維科技、鑫精誠位于第一梯隊,但各家廠商下游應用側重點各有特色:,但各家廠商下游應用側重點各有特色:ATIATI作為全球龍頭,積累豐富,應用面相對較廣;宇立宇立在工業機器人磨拋行業和汽車碰撞測試行業應用更多;坤維科技坤維科技在協作機器人、醫療手術機器人和康復機器人領域具備明顯優勢,
40、同時其產品在航空航天領域具備行業核心競爭力,鑫精誠鑫精誠憑借蘋果供應商的身份已將其產品推入到3C行業,同時在機器人行業和醫療行業也有布局。圖:全球六維力圖:全球六維力/力矩傳感器主流廠商力矩傳感器主流廠商圖:圖:20222022年中國協作機器人六維力年中國協作機器人六維力/力矩傳感器市場競爭格局(銷量)力矩傳感器市場競爭格局(銷量)資料來源:高工機器人公眾號,天風證券研究所資料來源:高工機器人公眾號,天風證券研究所坤維科技ATI藍點觸控宇立鑫精誠其他192.2 2.2 六維力傳感器:機器人撬動市場空間,量產優質產能稀缺六維力傳感器:機器人撬動市場空間,量產優質產能稀缺資料來源:高工機器人公眾號
41、,天風證券研究所資料來源:高工機器人公眾號,天風證券研究所企業企業總部總部準度(準度(%FS%FS)公司簡介公司簡介坤維科技中國0.5%成立于2018年,是一家致力于提供高精度力覺傳感器(六軸力傳感器)及力控解決方案的企業。公司主營智能力覺傳感器的研發、制造、銷售、及技術準廣,開發面向機器人及其他智能裝備行業的力覺傳感器產品,為機器人及其它智能裝備、工業過程監控、產品質量檢測、科研測試測量等領域提供力覺測量解決方案及相關產品。鑫精誠傳感器中國1%-3%深圳市鑫精誠科技有限公司成立于2009年,公司專注于微型壓力、稱重、多軸力、扭力等多樣化的智能傳感器及控制儀表的工業級產品研發和創新。為3C自動
42、化設備、精密醫療、農業、新能源鯉電、機器人、半導體、航空鐵路等領域提供力控系統解決方案與技術合作。宇立儀器中國1%-5%是一家集生產、研發于一體的技術密集型企業,是原美國FTSS(現Humanetics ATD)總工黃約博士于2007年創立,公司在多軸力傳感器設計領域積累了20余年經驗,在汽車和工業機器人領域具有較強的競爭優勢。藍點觸控中國1%-2%藍點觸控成立于2019年,是一家專業從事高精度、高性能力傳感器以及力控產品研發和生產的高新技術企業。公司在多維力傳感器、關節扭矩傳感器、機器人力控技術等方面擁有深厚的經驗積累和技術優勢,現已形成了六維力傳感器、關節扭矩傳感器、力控應用軟件包等多個產
43、品系列。海伯森中國1%-2%成立于2015年,公司始終專注工業傳感技術的創新,并在光學精密測量、工業2D/3D檢測、機器人智能應用等領域形成了成熟的產品矩陣,主營產品包括3D閃測傳感器、3D線光譜共焦傳感器、點光譜共焦位移傳感器、超高速工業相機和六維力傳感器等。ATI美國0.5%-2%世界領先的多維力傳感器制造商,致力于開發最先進的產品和解決方案,在世界各地得到了成千上萬的成功應用。公司主營業務包括機器人快速轉換裝置及力傳感器。SCHUNK德國2%創建于1945年,主營產品包括精密夾具和自動化抓取系統、傳感器等。公司的產品主要應用于機械和自動化領域。Robotiq加拿大3%Robotiq公司成
44、立于2008年,總部位于加拿大魁北克,主營產品包括機器人末端夾具、力矩傳感器、機器人相機套件等。OnRobot丹麥3%是一家全球性公司,由丹麥OnRobot、匈牙利OptoForce和美國Perception Robotics合并而成。主營產品包括機器人末端央具、力矩傳感器、機器人相機套件等。Sintokogio日本1%-3%成立于1934年,總部位于日本;五項主營業務,業務遍及全球,亞洲、北美和歐洲是其前三大市場。WACOH-TECH日本1%-3%成立于2007年,總部位于日本,主營業務包括力傳感器和MEMS傳感器產品的開發、生產、銷售。202.3 2.3 關節扭矩傳感器:協作機器人大量應用
45、,關節關節扭矩傳感器:協作機器人大量應用,關節+末端方案值得重視末端方案值得重視扭矩傳感器大量應用于協作機器人關節扭矩測量扭矩傳感器大量應用于協作機器人關節扭矩測量扭矩傳感器可以將扭力的物理變化轉換成精確的電信號,實現對旋轉或非旋轉機械部件上扭轉力矩的檢測,可分為動態和靜態兩大類。扭矩傳感器適用于機器人關節扭矩測量,大量應用于協作機器人中高端機型。相較于末端安裝六維力傳感器,在機器人每個關節安裝扭矩傳感器同樣可以解算出末端六維力在機器人每個關節安裝扭矩傳感器同樣可以解算出末端六維力。關節力矩方案具有理論力控制帶寬高、整臂具備力感知、安全的優點,可以在有限信息反饋下實現扭矩的高解耦度輸出。據MI
46、R睿工業數據,2022年整個中國扭矩傳感器市場大約在1.5萬臺左右,市場規模大約在5000萬左右,主要以國產廠商為主,其中藍點觸控占據著領先地位,出貨量超過70%。關節扭矩傳感器均價在2000-4000元左右,隨著市場快速放量和技術突破有望大幅度降價。圖:圖:20202020-2029E2029E中國市場關節力矩傳感器出貨量(臺)中國市場關節力矩傳感器出貨量(臺)圖:圖:20202020-2029E2029E中國市場關節力矩傳感器市場規模(億元)中國市場關節力矩傳感器市場規模(億元)資料來源:資料來源:MIRMIR睿工業公眾號,天風證券研究所睿工業公眾號,天風證券研究所0.500%50%100
47、%150%200%250%300%0102030405060702020202120222023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E市場規模(億元)YoY150000%50%100%150%200%250%300%350%400%0100000020000003000000400000050000002020 2021 2022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E出貨量(臺)YoY212.4 2.4 人形機器人:關注關節人形機器人:關注關節+末端方案,市場潛力空間廣闊末端方案,市場潛力空間廣闊 人形機器人傳感
48、器方案:關節力矩傳感器人形機器人傳感器方案:關節力矩傳感器+末端六維力傳感器末端六維力傳感器據MIR睿工業調研,業內普遍認為一臺人形機器人至少需四個六維力傳感器和數十個關節力矩傳感器。我們計算了不同人形機器人出貨量情況下對應的末端六維力+關節力矩傳感器應用方案與市場規模,主要假設如下:傳感器數量:傳感器數量:以Optimus為例,四肢末端需4個六維力傳感器,身體部分共28個關節,包含14個旋轉關節,最多需使用14個關節扭矩傳感器;傳感器價格:傳感器價格:當前末端六維力、關節扭矩傳感器單價分別約20000、3500元,假設機器人百萬臺出貨量時價格分別為2000、800元。表:人形機器人力表:人形
49、機器人力/力矩傳感器方案組合市場規模測算力矩傳感器方案組合市場規模測算資料來源:資料來源:MIRMIR睿工業公眾號,電子發燒友網公眾號,愛采購網,天風證券研究所睿工業公眾號,電子發燒友網公眾號,愛采購網,天風證券研究所人形機器人數量(萬臺)人形機器人數量(萬臺)15102050100末端力傳感器末端力傳感器單臺末端六維力傳感器數量(個)444444末端六維力傳感器總數量(萬個)4204080200400末端六維力傳感器單價(萬元)2.00.50.40.30.20.2末端六維力傳感器市場規模(億元)81016244080關節扭矩傳感器關節扭矩傳感器旋轉關節數量(個)141414141414關節扭
50、矩傳感器數量(萬個)14701402807001400單臺關節扭矩傳感器單價(萬元)0.350.300.250.150.100.08關節扭矩傳感器市場規模(億元)521354270112末端力末端力+關節扭矩傳感器關節扭矩傳感器4末端六維力+100%關節扭矩(億元)13315166110192全關節扭矩傳感器(億元)5213542701124末端六維力+50%關節扭矩(億元)10213445751362末端六維力+50%關節扭矩(億元)61626335596柔性傳感器柔性傳感器322請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明233.1 3.1 觸覺是機器人的重要感知方式,柔性傳感器市場空間廣闊觸覺
51、是機器人的重要感知方式,柔性傳感器市場空間廣闊多維觸覺是機器人重要的知覺形式,在諸多場景下發揮核心作用;多維觸覺是機器人重要的知覺形式,在諸多場景下發揮核心作用;1)多維觸覺使機器人能夠感知物體的硬度、粗糙度、形狀等多維信息,使得機器人能夠更加準確地感知和理解環境中的物體特征,是機器人實現精準操作物體和執行復雜任務的基礎。2)確保機器人在復雜環境中(視覺系統失效)依然能夠發揮作用,增強機器人在復雜環境下的可靠性。3)使機器人能夠控制施加在物體上的力量,從而實現更加精細和智能的力控操作。壓力檢測是觸覺感知的重要方面:壓力檢測是觸覺感知的重要方面:觸覺感知是機器人獲取外界環境信息的重要途徑,其中壓
52、力檢測是觸覺感知的重要方面。所謂“柔性”是指觸覺傳感器具有類似人類皮膚的物理特性,即具備一定的柔度可覆蓋在載體表面測量受力信息,從而感知目標對象的特征信息。因此,柔性壓力傳感技術的發展對機器觸覺感知領域至關重要。資料來源:上海硅步公眾號,資料來源:上海硅步公眾號,Energy autonomous electronic skinEnergy autonomous electronic skinCarlos Garca NCarlos Garca Nezez等,天風證券研究所等,天風證券研究所圖:圖:FreedomFreedom仿人觸覺靈巧手對比仿人觸覺靈巧手對比圖:機器人多類傳感器和柔性電子皮
53、膚圖:機器人多類傳感器和柔性電子皮膚無觸覺力控情況有觸覺力控情況243.1 3.1 觸覺是機器人的重要感知方式,柔性傳感器市場空間廣闊觸覺是機器人的重要感知方式,柔性傳感器市場空間廣闊觸覺傳感器應用廣泛:觸覺傳感器應用廣泛:觸覺傳感器可以廣泛應用在工業機器人、服務機器人、醫療機器人、消費電子、可穿戴智能設備、智能家居、智能汽車等領域。根據新思界產業研究中心數據,預計2022-2027年期間觸覺傳感器市場規模CAGR13.1%;其中美國是全球最大的觸覺傳感器市場,需求占比達到75%以上。國外廠商占據八成高端觸覺傳感器市場:國外廠商占據八成高端觸覺傳感器市場:觸覺傳感器行業技術壁壘較高,全球范圍內
54、觸覺傳感器產商主要是美國Tekscan公司、美國Pressure Profile Systems、美國Sensor Products Inc等,CR3占比達60%以上,美國觸覺傳感器行業競爭力強。國產觸覺傳感器替代空間廣闊:國產觸覺傳感器替代空間廣闊:中國在高端觸覺傳感器領域處于明顯弱勢地位,觸覺傳感器是我國重點攻艱的35項“卡脖子”技術之一,目前我國觸覺傳感器生產實力不足,布局企業數量較少,且多數以技術含量較低的產品研制為主,市場需求對外依賴度超90%。資料來源:新思界,智研咨詢公眾號,天風證券研究所資料來源:新思界,智研咨詢公眾號,天風證券研究所0100020003000400050006
55、000201720182019202020212022產量(萬個)需求量(萬個)圖:圖:20172017-20222022年中國柔性傳感器行業供需情況年中國柔性傳感器行業供需情況0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%0510152025201720182019202020212022市場規模(億元)YoY(%)圖:圖:20172017-20222022年中國柔性傳感器行業規模年中國柔性傳感器行業規模253.1 3.1 觸覺是機器人的重要感知方式,柔性傳感器市場空間廣闊觸覺是機器人的重要感知方式,柔性傳感器市場空間廣闊全球柔性傳感器市場量價齊升:全球柔性傳感器市場量價齊升:隨著
56、科技的不斷進步和應用領域的拓展,柔性傳感器在智能手機、可穿戴設備、智能家居等消費電子產品中的應用將持續增長,推動市場規模的增長。隨著人們對智能化產品的需求增加,柔性傳感器市場在消費電子領域的份額將繼續擴大。根據智研咨詢數據顯示,全球柔性傳感器行業市場規模呈現逐年上漲態勢,2022年全球柔性傳感器市場規模為19.31億美元,需求量為2.43萬個,均價為7.95美元/個。中國柔性傳感器市場規模有望繼續擴大中國柔性傳感器市場規模有望繼續擴大:隨著國內制造業的升級和智能化需求的增加,柔性傳感器在各個領域的應用將不斷增加。根據智研究咨詢數據顯示,中國柔性傳感器行業市場規模增長速度較快,2022年中國柔性
57、傳感器行業市場規模為21.12億元。資料來源:智研咨詢公眾號,天風證券研究所資料來源:智研咨詢公眾號,天風證券研究所圖:圖:20172017-20222022年全球柔性傳感器行業規模年全球柔性傳感器行業規模0%5%10%15%20%25%0510152025201720182019202020212022市場規模(億美元)YoY(%)圖:圖:20172017-20222022年全球柔性傳感器需求及價格情況年全球柔性傳感器需求及價格情況6.26.46.66.877.27.47.67.888.200.511.522.53201720182019202020212022需求量(億個)均價(美元/個,
58、右軸)263.1 3.1 觸覺是機器人的重要感知方式,柔性傳感器市場空間廣闊觸覺是機器人的重要感知方式,柔性傳感器市場空間廣闊消費電子應用持續擴大,新興領域不斷拓展消費電子應用持續擴大,新興領域不斷拓展:柔性傳感器在智能手機、可穿戴設備、智能家居等消費電子產品中的應用將持續增長。中國消費者對智能化產品的需求持續高漲。除了傳統的消費電子領域,中國柔性傳感器市場還將在新興領域得到進一步發展。例如,中國工業自動化、機器人技術的快速發展將推動柔性傳感器在工業應用中的應用增長。需求持續增長,國產化率逐步提高:需求持續增長,國產化率逐步提高:根據智研究咨詢數據顯示,中國柔性傳感器需求較大,2022年中國柔
59、性傳感器需求量為4923萬個,產量僅為1634萬個;2022年國產柔性傳感器市場規模達3.12億元,同比增長31.6%;國產化率逐步提高,2022年中國柔性傳感器國產化率為32.50%。資料來源:智研咨詢公眾號,共研咨詢,天風證券研究所資料來源:智研咨詢公眾號,共研咨詢,天風證券研究所圖:圖:20172017-20222022年國產柔性傳感器銷量及中國市場傳感器價格情況年國產柔性傳感器銷量及中國市場傳感器價格情況圖:圖:20172017-20222022年國產柔性傳感器市場規模年國產柔性傳感器市場規模0%10%20%30%40%50%60%70%80%00.511.522.533.520172
60、0182019202020212022市場規模(億元)YoY(%)333435363738394041424344020040060080010001200140016001800201720182019202020212022銷量(萬個,左軸)單價(元/個)273.2 3.2 柔性壓力傳感器:壓阻式傳感器或將成為主流柔性壓力傳感器:壓阻式傳感器或將成為主流柔性壓力傳感器按照傳感原理主要可以分為,壓阻式(電阻式)、電容式、電感式、壓電式、光電式等:柔性壓力傳感器按照傳感原理主要可以分為,壓阻式(電阻式)、電容式、電感式、壓電式、光電式等:電容式:電容式:在外力作用下使兩極板間的相對位置發生變化
61、,從而導致兩級間電容變化,通過檢測電容的變化量實現檢測。優勢優勢是測量量程大,線性度好,制造成本低,實時性高;劣勢劣勢是物理尺寸大,不易集成化,易受噪聲影響,穩定性差。電感式:電感式:利用電磁感應原理將壓力作用轉換為線圈的自感系數和互感系數的變化,并將磁場的變化通過磁路系統轉化為電信號,從而檢測接觸面上的壓力信號。優勢優勢是制造成本低,測試量程范圍大;劣勢劣勢是磁場分布難以控制,分辨率低;一致性差。壓電式:壓電式:基于壓電效應的傳感器,是一種自發電式和機電轉換式傳感器。優勢優勢是動態范圍寬,有較好的耐用性;劣勢劣勢是易受熱響效應影響。資料來源:資料來源:機器人觸覺傳感器發展概述機器人觸覺傳感器
62、發展概述宋愛國,天風證券研究所宋愛國,天風證券研究所圖:電子觸覺皮膚傳感器的轉換機制圖:電子觸覺皮膚傳感器的轉換機制283.2 3.2 柔性壓力傳感器:壓阻式傳感器或將成為主流柔性壓力傳感器:壓阻式傳感器或將成為主流柔性壓阻式壓力傳感器被認為是下一代柔性壓力傳感器的理想選擇:柔性壓阻式壓力傳感器被認為是下一代柔性壓力傳感器的理想選擇:柔性壓阻式傳感器以器件結構簡單、靈敏度高、響應快、制造成本低、穩定性好等優點被認為是下一代柔性壓力傳感器的理想選擇。劣勢是體積大,不易實現微型化;功耗高,接觸表面易碎;易受噪聲影響。柔性壓阻式壓力傳感器:柔性壓阻式壓力傳感器:利用彈性材料的電阻率隨壓力大小的變化而
63、變化的性質制成,將接觸面上的的壓力信號轉換為電信號。主要分為兩大類:一類是基于導電橡膠、導電塑料、導電纖維等復合型高分析導電材料制成的器件一類是基于導電橡膠、導電塑料、導電纖維等復合型高分析導電材料制成的器件;導電橡膠是將玻璃鍍銀、鋁鍍銀、銀等導電顆粒均勻分布在硅橡膠中,受到壓力時導電顆粒發生接觸導致電阻率發生變化。另一類是根據半導體材料的壓阻另一類是根據半導體材料的壓阻效應制成的器件效應制成的器件,其基片可直接作為測量傳感元件,擴散電阻在基片內組成惠斯通電橋。當基片受到外力作用時,電阻率發生顯著變化導致各電阻值發生變化,電橋就會產生相應的電壓信號輸出。資料來源:資料來源:柔性壓阻式壓力傳感器
64、的研究進展柔性壓阻式壓力傳感器的研究進展 李鳳超,天風證券研究所李鳳超,天風證券研究所圖:半導體材料壓阻效應圖:半導體材料壓阻效應圖:圖:高分子復合材料壓阻效應(高分子復合材料壓阻效應(d d)和隧穿效應()和隧穿效應(e e)293.3 3.3 柔性柔性MEMSMEMS壓力傳感器:空間分辨率和靈敏度較高壓力傳感器:空間分辨率和靈敏度較高壓阻性觸覺傳感器根據敏感材料不同分為壓阻性觸覺傳感器根據敏感材料不同分為MEMSMEMS(微機電系統)應變計類、導電聚合物類、導電橡膠類和導電溶液類。(微機電系統)應變計類、導電聚合物類、導電橡膠類和導電溶液類。MEMSMEMS工藝是微電子和微機械的巧妙結合:
65、工藝是微電子和微機械的巧妙結合:MEMS是集微型傳感器、執行器、機械結構、電源能源、信號處理、控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微米或納米級器件或系統。簡而言之,MEMS工藝就是將傳統機械系統的部件微型化后,利用半導體加工技術將微型機械系統和集成電路固定在硅晶圓上,然后根據不同的應用場景采用特殊定制的封裝形式,最終切割組裝形成硅基換能器。柔性柔性MEMSMEMS壓阻式傳感器具有靈敏度高、空間分辨率高的優勢:壓阻式傳感器具有靈敏度高、空間分辨率高的優勢:基于微納結構的柔性壓力傳感器集成到機器人中,可以實現靈敏的觸覺感知,然而例如金字塔和半球等傳統對稱結構,只能感知力的大小,卻無法
66、感受力的方向;觸覺不僅由壓力引起,還由剪切力和摩擦力所引起,其大小和方向都很重要。資料來源:資料來源:一種面向視觸融合人機交互的柔性觸覺傳感陣列一種面向視觸融合人機交互的柔性觸覺傳感陣列王爽,天風證券研究所王爽,天風證券研究所種類種類柔性基底柔性基底+敏感材料舉例敏感材料舉例優點優點缺點缺點MEMS應變計PI+金屬應變計PI+NiCrPDMS+應變片靈敏度高空間分辨率高單元易碎成本較高封裝后尺寸大導電聚合物PDMS+Flemion彎曲性好成本低靈敏度低導電橡膠PDMS+混有CNT的PDMSPDMS+INASTROMER導電橡膠彎曲性好可檢測靜態動力存在遲滯現象導電溶液柔性橡膠+導電液(Bio
67、Tac)集成度高穩定性好信號串擾密封性要求高圖:不同壓阻式傳感器優缺點對比圖:不同壓阻式傳感器優缺點對比*CNT:碳納米管,MEMS:微機電系統,PDMS:聚二甲基硅氧烷,PI:聚酰亞胺303.3 3.3 柔性柔性MEMSMEMS壓力傳感器:空間分辨率和靈敏度較高壓力傳感器:空間分辨率和靈敏度較高MEMSMEMS技術應用在大部分觸覺傳感器:技術應用在大部分觸覺傳感器:大部分常用的觸覺傳感器或多或少地應用了MEMS技術,此類傳感器空間分辨率較高,但MEMS觸覺設備容易損壞。柔性柔性MEMSMEMS壓力傳感器:壓力傳感器:使用柔性材料制作的MEMS壓力傳感器,通過直接檢測材料表面形變來感知力度,相
68、較于傳統硅基MEMS壓力傳感器來說,柔性MEMS傳感器由于具有柔性特質,因此對于系統其他部件的結構和內部空間結構要求較低,具有更強的適應性,應用范圍較廣。傳統傳統MEMSMEMS壓力傳感器:壓力傳感器:主要通過測量面板與固定位之間的間距變化,導致對MEMS觸點產生擠壓來測量壓力;由于需要檢測面板間距變化,需緊密支撐,對結構依賴度高,并且容易受到外部結構變化的影響,這也使得其在部署上對其他部件結構和內部結構要求較高,組裝更為復雜,可適應性和應用范圍相對較窄。資料來源:芯智訊公眾號,麥姆斯咨詢,天風證券研究所資料來源:芯智訊公眾號,麥姆斯咨詢,天風證券研究所圖:柔性壓力傳感器下游應用圖:柔性壓力傳
69、感器下游應用圖:紐迪瑞(圖:紐迪瑞(NDTNDT)柔性與傳統技術示意圖)柔性與傳統技術示意圖313.4 3.4 指尖觸覺解決方案:多點陣列壓力傳感器指尖觸覺解決方案:多點陣列壓力傳感器將將MEMSMEMS傳感器陣列化并集成在柔性可延展襯底是實現柔性電子的重要途經:傳感器陣列化并集成在柔性可延展襯底是實現柔性電子的重要途經:許多研究采用了復雜的微結構來增強傳感器的靈敏度,但實現微型結構通常要涉及復雜且昂貴的制造工序,不利于陣列化;目前有部分機器人廠商和研究機構采用了多點陣壓力傳感器方案來實現人工指尖觸覺感應。瑞森可瑞森可FreehandyFreehandy靈巧手:靈巧手:瑞森可聯合清華大學開發團
70、隊推出可穿戴式五指靈巧手Freehandy;使用多陣列壓力傳感器(15*15mm的面積上共25個感應點),利用CMOS 工藝,組成復合傳感結構,可實現觸覺、滑覺的精準感知;單指指尖抓取力強(整手最大負載1.0Kg),指尖傳感精度高(單點0.3N),可適用于多種類物品的復雜抓取場景。特斯拉第二代特斯拉第二代OptimusOptimus機器人增加手指觸覺傳感器:機器人增加手指觸覺傳感器:全新11自由度靈巧手,通過新增手指觸覺傳感器,實現捏雞蛋的精細操作。資料來源:財聯社公眾號,資料來源:財聯社公眾號,用于人工指尖觸覺感應的柔性用于人工指尖觸覺感應的柔性MEMSMEMS電容式壓力傳感器研究電容式壓力
71、傳感器研究楊俊,天風證券研究所楊俊,天風證券研究所圖:集成微型觸覺傳感器陣列機器手圖:集成微型觸覺傳感器陣列機器手圖:第二代圖:第二代OptimusOptimus靈巧手部指尖傳感器靈巧手部指尖傳感器323.4 3.4 指尖觸覺解決方案:多點陣列壓力傳感器指尖觸覺解決方案:多點陣列壓力傳感器上海硅步靈巧手:上海硅步靈巧手:Freedom仿人形五指觸感靈巧手整機重量較輕,單指指尖抓取力強,單手具有6個自由度;該靈巧手憑借指尖末端多點陣列壓力傳感器,可高精度地執行多種抓取操作。指尖多陣列觸覺傳感器:指尖多陣列觸覺傳感器:設計上下面為“五縱五橫”形式,從而將整塊壓敏材料自動分割為5*5矩陣形式,共具有
72、25個壓阻力單元,靈巧手手指傳感器實物抓取中實時反饋,通過算法實現觸感感知能力,感知精度最小為0.3N以內,響應速度0.05S。觸覺傳感單元:觸覺傳感單元:具有16個觸點,采用靈敏度高弛豫時間低的柔性壓敏材料、穩定性高的“柔性-非柔性”界面過渡材料、彈性好機械強度高的柔性包覆與支撐材料、節點間的柔性互連材料為主要本體材料,同時結合 CMOS 工藝技術,通過在 CMOS 觸覺傳感器實現復合傳感結構,構成單片的觸覺傳感單元(即觸點);并采用柔性技術實現傳感單元間的互連與信號讀出。資料來源:上海硅步公眾號,資料來源:上海硅步公眾號,智能機器人用觸覺傳感器應用現狀智能機器人用觸覺傳感器應用現狀鄧劉劉,
73、天風證券研究所鄧劉劉,天風證券研究所圖:圖:FreedomFreedom仿人形五指觸感靈巧手仿人形五指觸感靈巧手圖:壓力傳感器陣列裝置和圖:壓力傳感器陣列裝置和P P2 2機器人手爪機器人手爪333.5 3.5 微結構:提升壓阻式柔性傳感器靈敏度微結構:提升壓阻式柔性傳感器靈敏度微結構創新設計被認為是增強柔性傳感器性能最有效的手段之一:微結構具有在微小壓力下易變形的特點,國際學者相繼提出了各種利用微結構之間相互接觸導致電阻變化進而實現傳感的柔性壓力傳感器。微結構設計類型主要有三類,分別為單一微凸體結構(金字塔結構、半球狀結構、半柱狀結構、無規則結構等);復合微凸體結構;三維多孔結構等。微結構可
74、以通過增加形變時接觸面積來提升傳感器靈敏度:微結構逐漸應用在柔性襯底或導電層,顯著提升傳感器靈敏度。例如互鎖結構(左下圖c/d)在加載壓力時,在接觸點處引起應力集中和微腔局部變形,使得互鎖微穹陣列之間的接觸面積顯著增大并影響接觸點處的隧穿電阻。相對于平面結構和單一的半球形結構而言,互鎖型微結構有效的提高了傳感器的靈敏度資料來源:資料來源:柔性壓力傳感器的原理及應用柔性壓力傳感器的原理及應用侯星宇,侯星宇,微結構化柔性壓力傳感器的性能增強機制、實現方法與應用優勢微結構化柔性壓力傳感器的性能增強機制、實現方法與應用優勢趙趙 靜,靜,天風證券研究所天風證券研究所圖:基于微結構電容型壓力傳感器和電阻型
75、壓力傳感器圖:基于微結構電容型壓力傳感器和電阻型壓力傳感器基于電雙層的電容型壓力傳感器,含有多級非穩態自補償基于互鎖結構的電阻型壓力傳感器圖:微結構電阻式柔性壓力傳感器示意圖圖:微結構電阻式柔性壓力傳感器示意圖343.5 3.5 微結構:提升壓阻式柔性傳感器靈敏度微結構:提升壓阻式柔性傳感器靈敏度微結構拓寬柔性壓力傳感器應用范圍:微結構拓寬柔性壓力傳感器應用范圍:通過活性層材料種類的篩選及微結構的合理設計,可以進一步提高材料的傳感范圍、靈敏度和穩定性,從而實現柔性壓阻式壓力傳感器在人工智能、機器人電子皮膚、可穿戴設備及健康檢測領域的實際應用。微結構制造較為復雜:微結構制造較為復雜:目前學者普遍
76、用微結構增敏技術,旨在提高傳感器的靈敏度,雖然在低壓范圍內傳感器靈敏度得到極大提高,但傳感范圍普遍較小。多層微結構可以提升靈敏度和測量范圍,但制造方法復雜,制造設備昂貴、難以批量生產及測量范圍相對較小等問題限制了微結構柔性力敏傳感器的廣泛應用。此外,柔性壓力傳感器在人體上或者惡劣的環境下的實際應用受到很大限制,研制更加環境友好的的傳感器也是未來研究重點。資料來源:資料來源:柔性力敏傳感器發展現狀柔性力敏傳感器發展現狀蘇倩,蘇倩,柔性壓阻式壓力傳感器的研究進展柔性壓阻式壓力傳感器的研究進展李鳳超,天風證券研究所李鳳超,天風證券研究所圖:柔性壓阻式壓力傳感器活性層材料、微結構類型及應用圖:柔性壓阻
77、式壓力傳感器活性層材料、微結構類型及應用353.6 3.6 柔性電子皮膚:潛在市場廣闊,機遇與挑戰并存柔性電子皮膚:潛在市場廣闊,機遇與挑戰并存柔性觸覺電子皮膚具有與人體觸覺傳感器相仿的功能:柔性觸覺電子皮膚具有與人體觸覺傳感器相仿的功能:電子皮膚(E-skin)作為機器人外表面蒙皮可為機器人提供豐富的觸覺信息,促進機器人控制領域及新一代人機交互領域的發展。高柔彈性、高靈敏度的電子皮膚觸覺傳感器使機器人更加靈活、纖細、智能、人性化。感知皮膚可以如同衣服一樣附著在更重載體表面,完成接觸力的測量,不受接觸面積和形狀限制。如何在提升觸覺靈敏度的同時保持傳感器的機械穩定性是柔性電子皮膚研究領域的一大挑
78、戰如何在提升觸覺靈敏度的同時保持傳感器的機械穩定性是柔性電子皮膚研究領域的一大挑戰:電子皮膚研究面臨的最大難點在于難以找到合適的復合材料,以同時實現人類皮膚的物理化學屬性和刺激感知屬性。資料來源:資料來源:Embedment of sensing elements for robust,highly sensitive,and crossEmbedment of sensing elements for robust,highly sensitive,and cross-talktalkfree free iontroniciontronic skins for skins for robot
79、ics robotics applicationsapplicationsJUNLIJUNLI SHISHI,國家自然科學基金委員會,浙江清華柔性電子技術研究院,天風證券研究所,國家自然科學基金委員會,浙江清華柔性電子技術研究院,天風證券研究所圖:電子皮膚觸覺傳感陣列的構建過程圖:電子皮膚觸覺傳感陣列的構建過程圖:仿真電子皮膚結構圖:仿真電子皮膚結構363.6 3.6 柔性電子皮膚:潛在市場廣闊,機遇與挑戰并存柔性電子皮膚:潛在市場廣闊,機遇與挑戰并存電子皮膚在智能系統應用具有重要意義:電子皮膚在智能系統應用具有重要意義:由于觸覺傳感器的高性能,在智能系統中的應用越來越廣泛;電子皮膚不僅可以實
80、現更智能的機器人,而且在可穿戴設備和醫療領域具有重要意義。電子皮膚在實際應用中存在諸多挑戰:電子皮膚在實際應用中存在諸多挑戰:高靈敏度、高柔性的電子皮膚制造工藝復雜、成本高和難以批量生產;目前,柔性電子皮膚的發展仍然受材料與結構限制,在測量精度上無法與傳統成熟的金屬及半導體傳感器相比;未來研究中,探索新材料和結構設計仍是制備高性能電子皮膚的關鍵,尤其是高靈敏度和高柔性的電子皮膚。資料來源:資料來源:高靈敏度柔性電子皮膚的研究與應用進展吳帥帥,OnOn-skin and teleskin and tele-haptic application of mechanically haptic app
81、lication of mechanically decoupled decoupled taxeltaxel array on dynamically moving and soft array on dynamically moving and soft surfacessurfacesSeSe Young KwonYoung Kwon,天風證券研究所,天風證券研究所圖:全柔性觸覺壓力傳感器圖:全柔性觸覺壓力傳感器圖:機械解耦的壓力傳感器(圖:機械解耦的壓力傳感器(MDPSMDPS)總體示意圖)總體示意圖373.6 3.6 柔性電子皮膚:潛在市場廣闊,機遇與挑戰并存柔性電子皮膚:潛在市場廣
82、闊,機遇與挑戰并存大規模部署大規模部署難題:難題:人類皮膚是人體面積最大的器官,一個成年人的皮膚展開面積約2平方米。為了模擬人類皮膚,觸覺傳感器陣列需要具有良好的拼接性,以適應不同尺寸和形狀的測量表面,要求觸覺傳感器具備可以自由擴展的特性。雖然在對單個傳感單元的研究中,無論是傳感單元的靈敏度、分辨率、柔彈性等性能都已經取得突破,但是陣列式觸覺傳感器在成本、拼接、串擾等難題上的進步空間還很大。新型制造工藝:新型制造工藝:聚合物微機械加工工藝等新型制作方法和3D打印技術逐步興起,在部分領域顛覆了傳統的設計和制造方式,為電子皮膚觸覺傳感器的柔彈性的實現創造了新的可能。另外,在柔性化和集成化方面,隨著
83、微電子技術的飛速發展、微米/納米技術的問世,以及大規模集成電路工藝技術的日臻完善,集成電路器件的密集度越來越高。同時,各種數字電路芯片、模擬電路芯片、微處理器芯片、存儲器電路芯片的價格大幅度下降,對觸覺傳感器的發展起到極大的推動作用。資料來源:資料來源:柔性壓阻式壓力傳感器的研究進展柔性壓阻式壓力傳感器的研究進展李鳳超,李鳳超,微結構化柔性壓力傳感器的性能增強機制、實現方法與應用優勢微結構化柔性壓力傳感器的性能增強機制、實現方法與應用優勢趙趙靜,天風證券研究所靜,天風證券研究所圖:圖:3D3D打印制備活性層打印制備活性層圖:光刻模板法制作微結構共形電極圖:光刻模板法制作微結構共形電極圖:石墨烯
84、復合材料制備工藝圖:石墨烯復合材料制備工藝建議關注建議關注438請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明394.1 4.1 漢威科技:能斯達立足柔性微納傳感,開創柔性感知產業新未來漢威科技:能斯達立足柔性微納傳感,開創柔性感知產業新未來漢威科技全面布局傳感器業務:漢威科技全面布局傳感器業務:公司的傳感器業務集研發、生產、銷售為一體,掌握厚膜、薄膜、MEMS、陶瓷等核心工藝,產品覆蓋氣體、壓力、流量、溫度、濕度、光電、加速度等門類,是最具成長性和價值的核心業務板塊之一。該板塊業務主要由公司旗下子公司煒盛科技、山西騰星、深圳漢威、蘇州能斯達等開展。2013年開始布局柔性傳感器:年開始布局柔性傳感器:
85、漢威傳感器產業集群成員蘇州能斯達(控股子公司)蘇州能斯達(控股子公司)已經攻克了柔性微納傳感器靈敏度低、穩定性差和規?;圃祀y等關鍵技術難題,建立了穩定的納米敏感材料體系。其現已掌握了柔性壓阻、柔性壓電、柔性溫濕度、柔性電容、柔性汗液五大核心技術,擁有柔性壓力傳感器、柔性壓電傳感器、柔性織物、柔性應變傳感器、柔性溫濕度傳感器、柔性熱敏傳感器、柔性電容傳感器、柔性汗液傳感器八大產品系列,百余項核心專利,還擁有一條年產千萬支柔性傳感器的超凈印刷線和組裝線,在消費電子、健康醫療、IOT等戰略新興產業均有相關應用落地,在柔性傳感器產業化方面具有國際領先水平。在柔性傳感器產業化方面具有國際領先水平。資料
86、來源:漢威科技公告,漢威科技集團股份有限公司公眾號,資料來源:漢威科技公告,漢威科技集團股份有限公司公眾號,WindWind,天風證券研究所,天風證券研究所/*漢威科技(機械團隊與電子團隊聯合覆漢威科技(機械團隊與電子團隊聯合覆蓋)蓋)圖:公司營收及凈利潤情況圖:公司營收及凈利潤情況圖:公司毛利率及歸母凈利率情況圖:公司毛利率及歸母凈利率情況18.219.423.224.015.4-1.02.12.62.81.220.3%6.7%19.3%3.4%-12.6%-268.3%298.1%28.0%4.9%-49.8%-300%-200%-100%0%100%200%300%400%-5.00.0
87、5.010.015.020.025.030.020192020202120222023Q1-3營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)收入YoY歸母凈利潤YoY31.41%33.47%33.47%28.37%31.84%-5.70%10.59%11.36%11.53%7.43%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%20192020202120222023Q1-3銷售毛利率歸母凈利率404.1 4.1 漢威科技:能斯達立足柔性微納傳感,開創柔性感知產業新未來漢威科技:能斯達立足柔性微納傳感,開創柔性感知產業新未來蘇州能斯達:蘇州能斯達:中科院蘇州納米所知名海歸科學家張珽團隊創
88、立的一家國家級高新技術企業,公司致力于柔性壓力傳感器的研發和產業化,開創了國內柔性智能感知技術和印刷電子的領先品牌,公司將柔性感知傳感器與智能終端緊密結合,打造了柔性傳感智能化平臺。蘇州能斯達積極拓展柔性微納傳感器應用場景:蘇州能斯達積極拓展柔性微納傳感器應用場景:23H1蘇州能斯達訂單金額不斷增加,應用領域不斷拓展,柔性微納傳感器目前已在智能機器人領域有明確的應用,并與小米科技、九號科技、深圳科易機器人等積極開展業務合作,后續發展空間廣闊。小米長江產業基金于2022年3月作為戰略投資者增資,增資后持有蘇州能斯達5.21%股權。資料來源:漢威科技公告,漢威科技集團股份有限公司公眾號,天風證券研
89、究所資料來源:漢威科技公告,漢威科技集團股份有限公司公眾號,天風證券研究所/*漢威科技(機械團隊與電子團隊聯合覆蓋)漢威科技(機械團隊與電子團隊聯合覆蓋)圖:漢威柔性傳感器布局圖:漢威柔性傳感器布局圖:漢威柔性傳感器產品圖:漢威柔性傳感器產品414.2 4.2 柯力傳感:國內應變式傳感器龍頭,拓展六維力柯力傳感:國內應變式傳感器龍頭,拓展六維力+力矩傳感器力矩傳感器深耕應變式傳感器,提供系統應用解決方案:深耕應變式傳感器,提供系統應用解決方案:公司前身寧波柯力電氣制造有限公司成立于1994年,2005-2010年公司發展成為中國最大的傳感器生產企業?,F階段,公司以傳感器為基石,大力發展工業物聯
90、網產業,縱向深挖多物理量傳感器領域,例如視覺、壓力、流量、氣體傳感器等,橫向擴展物聯網,持續推進“感知層網絡層應用層”。盈利能力修復,業務多元化:盈利能力修復,業務多元化:2023年前三季度公司營業收入較上年持平,毛利率及歸母凈利率達2018年以來高點,應變式傳感器業務占比由2018年的66%降至2022年的52%。圖:公司營收及歸母凈利潤情況圖:公司營收及歸母凈利潤情況圖:公司分產品營收占比圖:公司分產品營收占比圖:公司毛利率及歸母凈利率情況圖:公司毛利率及歸母凈利率情況資料來源:資料來源:WindWind,天風證券研究所,天風證券研究所/*/*柯力傳感(新興產業團隊覆蓋)柯力傳感(新興產業
91、團隊覆蓋)7.097.408.3510.3110.618.061.411.832.202.512.602.1413.0%4.4%12.8%23.4%2.8%0.4%29.7%30.0%20.2%14.2%3.6%8.7%0%10%20%30%40%024681012201820192020202120222023Q1-3營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)營業收入YoY歸母凈利潤YoY40.9%43.1%41.1%38.3%40.2%43.7%19.8%24.7%26.3%24.4%24.5%26.5%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%2018201920202021202220
92、23Q1-3毛利率歸母凈利率66%63%62%56%52%16%19%19%26%20%9%9%9%8%10%10%8%10%10%18%0%20%40%60%80%100%20182019202020212022應變式傳感器系統集成產品儀表附件、服務等424.2 4.2 柯力傳感:國內應變式傳感器龍頭,拓展六維力柯力傳感:國內應變式傳感器龍頭,拓展六維力+力矩傳感器力矩傳感器人形機器人引領傳感新趨勢,緊密跟蹤發展機遇:人形機器人引領傳感新趨勢,緊密跟蹤發展機遇:人形機器人“具身智能+AI”為傳感器行業發展打開想象空間,引領新一輪智能傳感器行業發展趨勢,人形機器人相關傳感器如編碼器、力/力矩傳
93、感器、慣性傳感器、視覺/味覺/嗅覺傳感器等引起廣泛關注??铝鞲袉诱w傳感器市場調研計劃,每月跟蹤機器人行業市場變化和傳感器需求及競爭分析,重點調研觸覺類傳感器的客戶需求、傳感器競爭對手及新品,為產品研發方向及體系建設提供支持。創新傳感器初見雛形,研發創新傳感器初見雛形,研發+投資駛入快車道:投資駛入快車道:柯力傳感在目前已有的微型、扭矩、二維柯力傳感在目前已有的微型、扭矩、二維/三維三維/六維力等高端力學傳感器基礎上,六維力等高端力學傳感器基礎上,加快自主研發,積極尋求與各大機器人廠商的合作,截至加快自主研發,積極尋求與各大機器人廠商的合作,截至20232023上半年度已實現了多款扭矩傳感
94、器、多維力傳感器產品的送樣和上半年度已實現了多款扭矩傳感器、多維力傳感器產品的送樣和試制。試制。公司積極推動多維力、機器人傳感器投資項目,融合微型傳感器投資項目,與全國相關企業洽談投資項目。公司在深圳建設新的研發中心,充分利用當地資源打造微型傳感器產線、推動柯力傳感谷落地。加速機器人傳感器向億級營收發展。圖:公司部分應變式傳感器圖:公司部分應變式傳感器表:柯力傳感不同型號扭矩傳感器性能參數表:柯力傳感不同型號扭矩傳感器性能參數資料來源:柯力傳感官網,天風證券研究所資料來源:柯力傳感官網,天風證券研究所/*/*柯力傳感(新興產業團隊覆蓋)柯力傳感(新興產業團隊覆蓋)型號型號NJ-JNJ-K額定載
95、荷50,100N.m50,100,200,300,500,800N.m適用場景靜態扭矩、扭矩扳手檢測靜態扭矩檢測靈敏度1.0-2.0mV/V1.0-2.0mV/V綜合誤差0.5;1%F.S0.5;1%F.S溫度影響0.03%F.S/10C0.05%F.S/10C蠕變0.05%F.S0.05%F.S零點平衡1%F.S1%F.S安全過載120%F.S120%F.S極限過載180%F.S150%F.S材質合金鋼合金鋼434.3 4.3 瀚川智能:投資坤維科技,布局相關產業鏈瀚川智能:投資坤維科技,布局相關產業鏈瀚川智能布局相關產業鏈:瀚川智能布局相關產業鏈:全資子公司蘇州瀚海皓星投資管理有限公司于2
96、020年12月投資了坤維科技,持股比例為4.56%;通過股權投資向機器人領域進行探索,并結合智能汽車行業與智能機器人行業的通用零部件進行業務布局。未來,隨著坤維科技公司業務規模的擴大,公司將從股權合作進一步深化為產業鏈上下游的業務合作。常州坤維傳感科技:常州坤維傳感科技:成立于2018年,是一家致力于提供高精度力覺傳感器(六維力傳感器)及力控解決方案的高新技術企業,致力于為機器人及其它智能裝備、工業過程監控、產品質量檢測、科研測試測量等領域提供力覺測量解決方案及相關產品。經過5年發展,坤維科技的六維傳感器產品在中國協作機器人領域市占率第一。資料來源:坤維科技官網,高工機器人公眾號,天風證券研究
97、所資料來源:坤維科技官網,高工機器人公眾號,天風證券研究所圖:公司營收及凈利潤情況圖:公司營收及凈利潤情況圖:公司毛利率及歸母凈利率情況圖:公司毛利率及歸母凈利率情況4.66.07.611.412.00.70.40.60.70.24.9%31.8%25.7%50.8%70.2%4.3%-39.8%37.7%20.9%-76.7%-100%-80%-60%-40%-20%0%20%40%60%80%0.02.04.06.08.010.012.014.020192020202120222023Q1-3營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)收入YoY歸母凈利潤YoY31.41%33.47%33.47%2
98、8.37%31.84%-5.70%10.59%11.36%11.53%7.43%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%20192020202120222023Q1-3銷售毛利率歸母凈利率444.3 4.3 瀚川智能:投資坤維科技,布局相關產業鏈瀚川智能:投資坤維科技,布局相關產業鏈深耕六維力傳感機器,掌握核心技術:深耕六維力傳感機器,掌握核心技術:坤維科技創始團隊來自國家級航天科研機構,掌握力覺測量核心技術,致力于六維力傳感器的研發及應用,具備相關產品自主知識產權。公司創始人熊琳畢業于西北工業大學和航天11院,擁有高級工程師職稱,碩土在讀階段即開始從事六維力傳感器領域
99、研究,曾任航天11院六維力傳感器研發部門負責人,研發各類六維力矩傳感器60余種類以及多套六維力傳感器標校設備,具備18年從業經驗以及豐富的產品質量管控經驗。產品矩陣逐漸豐富,性能居于行業領先水平產品矩陣逐漸豐富,性能居于行業領先水平:目前,公司六維力傳感器產品包含8大系列,超過35個產品型號,已與節卡、遨博、已與節卡、遨博、睿爾曼、越疆、思靈、大族、法奧等國內協作機器人著名廠商開展了深度合作;睿爾曼、越疆、思靈、大族、法奧等國內協作機器人著名廠商開展了深度合作;廣泛應用于機器人、醫療、科學研究、航空航天等領域。串擾精度優于串擾精度優于0.3%FS,重復性精度優于,重復性精度優于0.1%FS,部
100、分產品抗過載能力最高可達到,部分產品抗過載能力最高可達到800%FS。憑借軍工級的質量管控能力和。憑借軍工級的質量管控能力和產品批量化生產能力,坤維科技可大幅降低優質力覺傳感器的成本,性價比遠超進口產品。產品批量化生產能力,坤維科技可大幅降低優質力覺傳感器的成本,性價比遠超進口產品。資料來源:坤維科技官網,高工機器人公眾號,天風證券研究所資料來源:坤維科技官網,高工機器人公眾號,天風證券研究所圖:坤維科技六維力產品(節選)圖:坤維科技六維力產品(節選)圖:坤為科技產品應用領域(節選)圖:坤為科技產品應用領域(節選)圖:坤為科技下游合作客戶圖:坤為科技下游合作客戶454.4 4.4 康斯特:康斯
101、特:MEMS MEMS 傳感器垂直布局,突破技術壟斷打造新成長曲線傳感器垂直布局,突破技術壟斷打造新成長曲線MEMS 傳感器即將達產,未來年度銷售收入預計超傳感器即將達產,未來年度銷售收入預計超8億、凈利潤超億、凈利潤超2億。億。2018 年,子公司 Additel 收購微差壓硅傳感器制造公司Superior Sensor 19.5%的股權,借助其20 多年研發及營銷經驗,加速壓力傳感器的商業布局。2019 年,公司以2.1 億的自有資金投資“MEMS傳感器垂直產業智能制造項目”,建設3條 MEMS 傳感器垂直產業智能制造生產線及廠房辦公室,項目預計23年達產,達產后年產可達30萬只壓力傳感器
102、芯體,并繼續深度加工成10萬只壓力傳感器和20萬臺壓力變送器。公司采用商業化價值更高的單晶硅壓阻技術路線,MEMS 壓阻式壓力傳感器具有全量程兼容性、靈敏度高、線性度高、響應速度快的優點。打破技術壁壘,性價比優勢顯著:打破技術壁壘,性價比優勢顯著:截至2022 年,公司已經實現 0.01%F.S 高精度級別的壓力傳感器的技術目標,部分已經實現產品化,可直接用于壓力測量。公司高精度壓力傳感器的產業化將彌補國內市場高端傳感器的空白。相較于海外企業高精度壓力變送器價格在8000-10000元,公司高精度變送器的綜合成本將控制在2000元以下,價格上更具競爭力。資料來源:資料來源:WindWind,天
103、風證券研究所,天風證券研究所圖:公司營收及凈利潤情況圖:公司營收及凈利潤情況圖:公司毛利率及歸母凈利率情況圖:公司毛利率及歸母凈利率情況2.92.93.54.13.30.80.60.70.80.719.1%1.0%22.2%17.2%13.8%6.7%-24.2%17.1%7.7%11.1%-30%-20%-10%0%10%20%30%0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.520192020202120222023Q1-3營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)收入YoY歸母凈利潤YoY69.58%67.81%64.50%63.49%63.81%27.56%20.69%19.82
104、%18.23%18.16%0%10%20%30%40%50%60%70%80%20192020202120222023Q1-3銷售毛利率歸母凈利率464.5 4.5 敏芯科技:全球領先敏芯科技:全球領先 MEMS MEMS 傳感器制造商,布局傳感器制造商,布局MEMSMEMS六維傳感器六維傳感器領先的領先的MEMSMEMS傳感器制造商:傳感器制造商:敏芯股份是國內掌握多品類 MEMS 芯片設計和制造工藝能力的上市公司,在MEMS傳感器芯片設計、晶圓制造、封測等各環節都擁有了自主研發能力和核心技術,實現了 MEMS 傳感器全生產環節國產化。業績修復正在進行時,單季營收創新高:業績修復正在進行時,
105、單季營收創新高:2023Q3 營收1.03億元,同環比高增,創單季度營收歷史新高,新產品的逐步上量或已彌補硅麥產品低價競爭導致的毛利下滑,23Q3 毛利率環比改善 1.62pct,存貨周轉天數 213.6 天,較一季度減少近 123 天。新品持續推進,有望快速放量:新品持續推進,有望快速放量:公司積極布局汽車電子等新領域,MEMS慣性(IMU)、壓力傳感器占比持續提高。根據投資者關系活動記錄表,公司2024年將持續推進六維力傳感器等產品,且有成熟技術積累。人形機器人智能感知功能的基礎是MEMS傳感器,我國人形機器人市場有望成為全球MEMS最大單一市場,敏芯股份提供MEMS麥克風、壓力傳感器、慣
106、性傳感器以及MEMS IMU等多種解決方案支持智能機器人發展,有望復制在聲學傳感器領域的成功。圖:公司營收拆分情況圖:公司營收拆分情況圖:公司營收及歸母凈利潤情況圖:公司營收及歸母凈利潤情況資料來源:資料來源:WindWind,天風證券研究所,天風證券研究所/*/*敏芯科技(電子團隊覆蓋)敏芯科技(電子團隊覆蓋)2.52.83.33.52.92.60.50.60.40.1-0.5-0.8123%12%16%7%-17%19%-20%20%60%100%140%-1-1011223344201820192020202120222023Q1-3營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)營業收入YoY91.
107、2%90.1%88.2%81.6%79.2%68.7%5.0%6.5%9.1%12.6%13.9%20.6%3.8%3.4%2.6%5.0%5.8%7.6%0.0%0.0%0.2%0.7%1.1%3.1%0%20%40%60%80%100%201820192020202120222023H1MEMS聲學傳感MEMS壓力傳感MEMS慣性傳感技術服務、其他474.6 4.6 華培動力:國產車規級傳感器第一梯隊,逐漸布局上游芯片環節華培動力:國產車規級傳感器第一梯隊,逐漸布局上游芯片環節傳感器的布局系公司重大的戰略方向:傳感器的布局系公司重大的戰略方向:2020年并購無錫盛邁克、2022年并購無錫盛
108、邦,設立無錫盛美芯(芯片設計公司),獲得了在傳感器領域多品類產品線的突破。目前公司在商用車傳感器領域,占據國產傳感器品牌領域第一梯隊;公司致力成為中國乃至全世界領先的傳感器生產廠商,預計持續加大傳感器研發投入。雄厚的傳感器研發實力和適應新興市場的產品技術迭代能力:雄厚的傳感器研發實力和適應新興市場的產品技術迭代能力:傳感器事業部內部已經形成了有效的整合與協同,以壓力傳感器的核心技術能力為例,盛邁克與盛邦具備的陶瓷電阻、陶瓷電容的疊加低量程范圍的Mems壓力及高量程范圍的高壓玻璃微熔,構成了較為全面的壓力傳感器技術能力。掌握產業鏈上游的芯片能力,力求實現自主可控:掌握產業鏈上游的芯片能力,力求實
109、現自主可控:公司通過設立全資子公司盛美芯和參股中科阿爾法兩家芯片設計公司,使得公司具備部分核心車規級芯片的自主設計、封裝測試的能力,可以為公司目前已批量生產的MEMS壓力傳感器、速度位置傳感器等產品精準提供車規級的核心敏感芯片,為公司的傳感器降本增效的同時保證產品質量,增強了公司在客戶端的核心競爭力。圖:公司毛利率及歸母凈利率情況圖:公司毛利率及歸母凈利率情況圖:公司營收及歸母凈利潤情況圖:公司營收及歸母凈利潤情況資料來源:資料來源:WindWind,天風證券研究所,天風證券研究所6.36.49.29.09.11.00.60.7-0.11.023.0%1.2%44.3%-1.8%45.3%24
110、.5%-39.7%15.7%-112.3%774.0%-200%-100%0%100%200%300%400%500%600%700%800%900%-2.00.02.04.06.08.010.020192020202120222023Q1-3營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)收入YoY歸母凈利潤YoY37.03%29.19%26.39%21.41%24.74%15.49%9.23%7.40%-0.93%6.49%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%20192020202120222023Q1-3銷售毛利率歸母凈利率風險提示風險提示548請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申
111、明495.5.風險提示風險提示政策推動效應不達預期風險政策推動效應不達預期風險國家發布較多政策推動智能工業機器人、人形機器人、高端數控機床等領域發展,雖然近期上述相關領域發展較為迅速,但由于實際推動效果較低、技術瓶頸較難突破、資金短缺、產業基礎水平薄弱等因素,政策到最終產品落地的不確定性較大。研發進度不達預期風險研發進度不達預期風險六維力/力矩傳感器、柔性傳感器、電子皮膚系前沿高端科技,存在研發進度不及預期,或產業化進展不及預期導致的下游應用推進暫緩風險。貿易摩擦風險貿易摩擦風險近年來,國際貿易環境日趨復雜,貿易摩擦爭端愈演愈烈。尤其近年來中美貿易摩擦不斷升 級,美國政府不斷加大對中國進口商品
112、加征關稅范圍和關稅征收力度。如果未來國際貿易摩擦進一步加劇,對外資客戶在國內的智能制造需求以及國產產品外銷會產生不利影響。測算具有一定主觀性風險測算具有一定主觀性風險50請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明股票投資評級自報告日后的6個月內,相對同期滬深300指數的漲跌幅行業投資評級自報告日后的6個月內,相對同期滬深300指數的漲跌幅買入預期股價相對收益20%以上增持預期股價相對收益10%-20%持有預期股價相對收益-10%-10%賣出預期股價相對收益-10%以下強于大市預期行業指數漲幅5%以上中性預期行業指數漲幅-5%-5%弱于大市預期行業指數漲幅-5%以下投資評級聲明投資評級聲明類別類別說
113、明說明評級評級體系體系分析師聲明分析師聲明本報告署名分析師在此聲明:我們具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格或相當的專業勝任能力,本報告所表述的所有觀點均準確地反映了我們對標的證券和發行人的個人看法。我們所得報酬的任何部分不曾與,不與,也將不會與本報告中的具體投資建議或觀點有直接或間接聯系。一般聲明一般聲明除非另有規定,本報告中的所有材料版權均屬天風證券股份有限公司(已獲中國證監會許可的證券投資咨詢業務資格)及其附屬機構(以下統稱“天風證券”)。未經天風證券事先書面授權,不得以任何方式修改、發送或者復制本報告及其所包含的材料、內容。所有本報告中使用的商標、服務標識及標記均為天風證券的商
114、標、服務標識及標記。本報告是機密的,僅供我們的客戶使用,天風證券不因收件人收到本報告而視其為天風證券的客戶。本報告中的信息均來源于我們認為可靠的已公開資料,但天風證券對這些信息的準確性及完整性不作任何保證。本報告中的信息、意見等均僅供客戶參考,不構成所述證券買賣的出價或征價邀請或要約。該等信息、意見并未考慮到獲取本報告人員的具體投資目的、財務狀況以及特定需求,在任何時候均不構成對任何人的個人推薦??蛻魬攲Ρ緢蟾嬷械男畔⒑鸵庖娺M行獨立評估,并應同時考量各自的投資目的、財務狀況和特定需求,必要時就法律、商業、財務、稅收等方面咨詢專家的意見。對依據或者使用本報告所造成的一切后果,天風證券及/或其關
115、聯人員均不承擔任何法律責任。本報告所載的意見、評估及預測僅為本報告出具日的觀點和判斷。該等意見、評估及預測無需通知即可隨時更改。過往的表現亦不應作為日后表現的預示和擔保。在不同時期,天風證券可能會發出與本報告所載意見、評估及預測不一致的研究報告。天風證券的銷售人員、交易人員以及其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論和/或交易觀點。天風證券沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。天風證券的資產管理部門、自營部門以及其他投資業務部門可能獨立做出與本報告中的意見或建議不一致的投資決策。特別聲明特別聲明在法律許可的情況下,天風證券可能會持有本報告中提及公司所發行的證券并進行交易,也可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行、財務顧問和金融產品等各種金融服務。因此,投資者應當考慮到天風證券及/或其相關人員可能存在影響本報告觀點客觀性的潛在利益沖突,投資者請勿將本報告視為投資或其他決定的唯一參考依據。