《機械工業行業傳感器：人形機器人感知核心六維力、 MEMS傳感器具發展潛力-240805（27頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械工業行業傳感器：人形機器人感知核心六維力、 MEMS傳感器具發展潛力-240805（27頁）.pdf（27頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 Table_MainInfo 行業研究/機械工業 證券研究報告 行業深度報告行業深度報告 2024 年 08 月 05 日 Table_InvestInfo 投資評級 優于大市優于大市 維持維持 市場表現市場表現 Table_QuoteInfo-26.99%-21.54%-16.09%-10.64%-5.19%0.26%2023/82023/112024/22024/5機械工業海通綜指 資料來源：海通證券研究所 相關研究相關研究 Table_ReportInfo 中車獲取約 459.9 億元訂單；中國 7 月制造業景氣度基本穩定2024.08.04 北

2、交所機械月報：設備更新力度加碼；7 月基礎件等板塊領漲2024.08.04 國網 2024 年電網投資將首超 6000 億元，特高壓、配網等為重點投資領域2024.07.29 Table_AuthorInfo 分析師:趙玥煒 Tel:(021)23219814 Email: 證書:S0850520070002 分析師:毛冠錦 Email: 證書:S0850523060003 傳感器：傳感器：人形機器人人形機器人感知核心感知核心，六維力，六維力、MEMS 傳感器傳感器具發展潛力具發展潛力 Table_Summary 投資要點：投資要點：感知是人形機器人控制和執行的前提。感知是人形機器人控制和執行

3、的前提。傳感器是一種檢測裝臵，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。感知層的傳感器是軟件控制和硬件零部件的橋梁，是物理世界與數字世界的接口，是實現具身智能的關鍵。在人形機器人中，較為重要的幾種傳感器有力矩傳感器、觸覺傳感器、IMU、視覺傳感器等。六維力六維力傳感器：傳感器：國產廠商有望借助人形機器人契機實現彎道超車，降本空間較國產廠商有望借助人形機器人契機實現彎道超車，降本空間較大大。1）六維力/力矩傳感器：作為機器人與操作對象交互時測量力/力矩的傳感器，為機器人的力控制和運動控制提供必

4、要的力感知信息，對機器人完成復雜、精細作業任務，實現柔順化、智能化操作起到關鍵作用。2）市場空間：隨著人形機器人的發展與普及，六維力傳感器在人形機器人中的應用有望打開。根據高工機器人產業研究所（GGII）數據顯示，2022 年，中國六維力傳感器市場規模為 2.39 億元，同比增長 52.04%，預計到 2027 年，中國六維力傳感器市場規模有望超過 15 億元，復合增長率超過 45%。3）技術壁壘：六維力傳感器的技術壁壘主要體現在復雜的結構設計、精密的制造工藝、高標準的標定校準流程以及先進的數據處理和解耦算法上，目前國內廠商和海外廠商（ATI 等）有較大差距，但有望借助人形機器人契機，實現彎道

5、超車。4）降本空間：海外六維力傳感器從幾千塊錢到幾萬元、十幾萬不等，成本主要來自于應變片、人工成本及前期的研發，且多為定制化生產。此外，前期投資和維護成本高，也是六維力傳感器自動化成本高的重要原因之一。未來，隨著需求提升，以逐步向半自動化方向發展，六維力傳感器成本有望下降的空間較大。MEMS 慣性傳感器和壓力傳感器慣性傳感器和壓力傳感器：有望在人形機器人中發揮重要作用有望在人形機器人中發揮重要作用，國內廠，國內廠商仍有發展潛力商仍有發展潛力。1）MEMS 慣性傳感器主要包括陀螺儀、加速度計、IMU 等。IMU 在人形機器人中的應用至關重要，其提供了關于機器人身體各部位的位臵、速度、加速度和方向

6、的實時信息，不僅提高了機器人的性能和效率，還增強了其與人類和環境的互動能力。根據 Yole，2021 年全球 MEMS 慣性傳感器行業市場規模為 35.09 億美元，預計 2027 年達到 49.43 億美元，復合增長率達到6.39%。競爭格局方面，全球 MEMS 慣性產品市場份額集中在 Honeywell、ADI、Northrop Grumman/Litef 等行業巨頭手中，CR3 合計占有 50%以上的份額。2）MEMS壓力傳感器在內部壓力檢測、觸覺反饋等方面或扮演重要角色。若MEMS壓力傳感器采用柔性材料，便能夠實現更加靈活和適應性強的傳感解決方案；MEMS 工藝也或是實現六維力傳感器另

7、一方向，并有望通過自動化生產降低生產成本。MEMS 壓力傳感器市場規模大，海外廠商占據主導。MEMS 壓力傳感器市場規模從 2018 年的 17.63 億美元增加至 2021 年的 20.04 億美元，預計將于 2027 年增長至 26.24 億美元。競爭格局方面，三大壓力 MEMS 廠商博世、TE Connectivity 和英飛凌占據約全球 50%的市場份額。投資建議：投資建議：傳感器是人形機器人實現具身智能的重要核心零部件之一，國內廠商和海外巨頭仍具有較大差距。目前布局量產六維力傳感器上市公司較少，建議關注：柯力傳感、昊志機電、東華測試等，非上市公司建議關注：宇立儀器、坤維科技、藍點觸控

8、、鑫精誠、海伯森等。MEMS 傳感器布局上市公司較多，建議關注：芯動聯科、敏芯股份、星網宇達、康斯特等。風險提示：風險提示：技術迭代風險，市場競爭加劇，人形機器人產業化進度不及預期，宏觀經濟波動風險。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 2 目目 錄錄 1.傳感器：智能感知核心.6 2.六維力傳感器：人形機器人核心零部件之一，成本高昂，壁壘較高.7 2.1 六維力傳感器是機器人實現柔順化、智能化控制的重要傳感器之一.7 2.2 六維力傳感器具有較高的技術壁壘.10 2.3 六維力傳感器具有較大的降本空間.11 2.4 六維力傳感市場規模有望實現高速增長.12 2.5 國

9、產廠商入局漸多，產業化應用正落地.13 柯力傳感.15 昊志機電.15 東華測試.16 宇立儀器.17 坤維科技.18 藍點觸控.18 3.MEMS 傳感器：市場成熟，潛力仍大.19 3.1 MEMS 市場規模龐大，應用范圍廣泛.19 3.2 MEMS 傳感器市場成熟且龐大，在人形機器人領域中潛力較大.20 3.2.1.MEMS 慣性傳感器.21 3.2.2.MEMS 壓力傳感器.23 3.3 部分相關公司介紹.24 芯動聯科.24 敏芯股份.25 星網宇達.25 康斯特.25 4.投資建議.26 5.風險提示.26 eZeZaYeUfY8XaYaY8O9R7NtRnNmOnRkPnNwOiN

10、rRpRbRoOxOMYoMsMuOmMqP 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 3 圖目錄圖目錄 圖 1 力傳感器示意圖.7 圖 2 六維力傳感器應用范圍.8 圖 3 六維力傳感器工作原理對比.8 圖 4 六維力傳感器內部結構.9 圖 5 六維力傳感器原理.9 圖 6 應變片貼片及組橋示意圖.9 圖 7 應變片原理圖.9 圖 8 中航電測應變片生產工藝流程.9 圖 9 六維力傳感器形態.10 圖 10 十字梁式六維力傳感器內部結構.10 圖 11 一維和六維樣本空間比較圖.11 圖 12 一維和六維標定設備比較圖.11 圖 13 人工貼片流程.12 圖 14 全球力

11、矩傳感器市場規模.12 圖 15 2017-2027 年中國六維力傳感器市場銷量及預測.13 圖 16 2017-2027 年中國六維力傳感器市場規模及預測.13 圖 17 六維力傳感器在人形機器人上的應用.13 圖 18 優必選 Waker X 采用六維力傳感器.13 圖 19 2023 年中國六維力傳感器廠商營收排名.14 圖 20 2023 年國內六維力傳感器廠家市場份額排名.14 圖 21 柯力傳感多物理傳感器矩陣產品.15 圖 22 東華測試產品矩陣.17 圖 23 宇立儀器六維力傳感器產品.18 圖 24 宇立儀器合作伙伴.18 圖 25 坤維科技核心產品.18 圖 26 坤維科技

12、六維力傳感器在人形機器人中的應用.18 圖 27 藍點觸控核心競爭力.19 圖 28 藍點觸控合作客戶.19 圖 29 MEMS 細分行業市場（2021 年）.19 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 4 圖 30 全球 MEMS 行業市場規模預測（百萬美元）.20 圖 31 中國 MEMS 市場規模預測.20 圖 32 MEMS 傳感器的工作原理.21 圖 33 2021 年 MEMS 行業產品結構.21 圖 34 MEMS 慣性傳感器市場結構（億美元）.22 圖 35 MEMS 慣性傳感器市場結構（億顆）.22 圖 36 2021 年 MEMS 慣性傳感器競爭格局

13、.22 圖 37 MEMS 陀螺儀內部結構示意圖.23 圖 38 2021 年高性能陀螺儀細分市場情況（百萬美元）.23 圖 39 全球 MEMS 壓力傳感器市場規模.24 圖 40 2020 年 MEMS 壓力傳感器競爭格局.24 圖 41 芯動聯科陀螺儀產品應用覆蓋范圍.24 圖 42 芯動聯科加速度計產品應用覆蓋范圍.24 圖 43 星網宇達主要產品.25 圖 44 星網宇達 IMU 產品.25 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 5 表目錄表目錄 表 1 傳感器政策梳理.6 表 2 六維力傳感器主要作用及功能.7 表 3 不同類型六維力傳感器介紹.8 表 4

14、人形機器人對六維力傳感器需求測算.13 表 5 國內外六維力傳感器主要生產商.14 表 6 各家六維力傳感器性能指標對比.14 表 7 昊志機電六維力傳感器產品.16 表 8 MEMS 器件分類.20 表 9 MEMS 慣性傳感器分類.21 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 6 1.傳感器傳感器：智能感知核心智能感知核心 感知是人形機器人控制和執行的前提。感知是人形機器人控制和執行的前提。傳感器是一種檢測裝臵，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，傳感器的特點

15、包括微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。傳感器包括力矩傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、距離覺傳感器、光學編碼器等。感知層的傳感器是連接物理世界和數字世界的紐帶，對于實現具身智能具有決定性的作用。在人形機器人中，較為重要的幾種傳感器有力矩傳感器、觸覺傳感器、IMU、視覺傳感器等。本報告主要介紹六維力/力矩傳感器（以下簡稱為“六維力傳感器”）和 MEMS 慣性傳感器及壓力傳感器。六維力傳感器：六維力傳感器：是一種能夠測量物體在六個方向（即三個平移方向和三個旋轉方向）上的力和力矩的傳感器。在人形機器人中，六維力傳感器通常安裝在機器人的手腕、手臂、腳等與其他物體接觸的部位，可以實時監測

16、和反饋機器人與外界環境的交互力信息，從而實現精確的力控制和柔順操作。而一維力傳感器主要測量機器人在各個關節上受到的力和力矩，可以幫助機器人感知自身的運動狀態并進行精確的動作調整。MEMS 壓力傳感器壓力傳感器：MEMS 壓力傳感器在內部壓力檢測、觸覺反饋等方面或扮演重要角色，可以放臵在靈巧手指尖等與外界經常接觸的部位。另外，MEMS 壓力傳感器和柔性傳感器可以結合使用，以實現更加靈活和適應性強的傳感解決方案。MEMS IMU（慣性測量單元）：（慣性測量單元）：IMU 集成了加速度計、陀螺儀等傳感器，可以實時測量機器人的加速度和角速度信息。這些數據對于機器人的姿態控制、導航和定位等功能至關重要。

17、通過 IMU，機器人可以精確地感知自身的運動狀態和位臵變化，從而實現穩定、準確的運動控制。政策推動傳感器行業發展政策推動傳感器行業發展。近年來，國家大力推進傳感器等先進傳感器的產業化，陸續出臺了一系列支持傳感器行業發展的產業政策，為國內傳感器的發展提供了良好環境，有望推動中國傳感器產業技術進步。表表 1 傳感器政策梳理傳感器政策梳理 發布時間發布時間 政策名稱政策名稱 相關內容相關內容 2024 年 1 月 關于推動未來產業創新發展的實施意見 突破機器人高轉矩密度伺服電機、高動態運動規劃與控制、仿生感知與認知、智能靈巧手、電子皮膚等核心技術，重點推進智能制造，家庭服務、特殊環境作業等領域產品的

18、研制及應用。2023 年 10 月 人形機器人創新發展指導意見 面向復雜環境感知需求，開發集成高精度仿生眼與類腦處理算法的視覺傳感器，推出寬頻響、高靈敏的仿生聽覺傳感器。開發高分辨率和具有多點接觸檢測能力的仿人電子皮膚，推出高靈敏檢測多種氣體的仿生嗅覺傳感器，形成人形機器人專用傳感器產品譜系。2023 年 8 月 電子信息制造業2023一2024 年穩增長行動方案 加快信息技術領域關鍵核心技術創新和迭代應用，加強 Micro-LED、印刷顯示等前瞻性產業布局。面向個人計算、新型顯示、VR/AR、5G 通信、智能網聯汽車等重點領域，推動電子材料、電子專用設備和電子測量儀器技術攻關，研究建立電子材

19、料產業創新公共服務平臺。2023 年 6 月 制造業可靠性提升實施意見 重點提升電子整機裝備用 SoC/MCU/CFU 等高端通用芯片、氮化鎵/碳化硅等寬禁帶半導體功率器件、精密光學元器件、光通信器件、新型敏感元件及傳感器、高適應性傳感器模組、北斗芯片與器件、片式阻容感元件、高速連接器、高端射頻器件、高端機電元器件、LED 芯片等電子元器件的可靠性水平。2023 年 1 月 工業和信息化部等六部門關于推動能源電子產業發展的指導意見 加強面向新能源領域的關鍵信息技術產品開發和應用，主要包括適應新能源需求的電力電子，柔性電子、傳感物聯、智慧能源信息系統及有關的先進計算，工業軟件、傳輸通信，工業機器

20、人等適配性技術及產品。研究小型化、高性能，高效率、高可靠的功率半導體、傳感類器件、光電子器件等基礎電子元器件及專用設備、先進工藝，支持特高壓等新能源供給消納體系建設。2022 年 8 月 關于支持建設新一代人工智能示范應用場景的通知 運用車端與路端傳感器融合的高準確環境感知與超視距信息共享、車路云一體化的協同決策與控制等關鍵技術，開展交叉路口、環島、匝道等復雜行車條件下自動駕駛場景示范應用。2022 年 8 月 加快電力裝備綠色低碳創新發展行動計劃 加速數字化傳感器，電能路電器、潮流控制器，固態斷路器等保護與控制核心裝備研制與應用。加快數據中心、移動通訊和軌道交通等應用場景的新型配電裝備融合應

21、用與高度自治配電系統建設。資料來源：中華人民共和國中央人民政府官網，各部委官網，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 7 2.六維力傳感器六維力傳感器：人形機器人核心零部件之一，人形機器人核心零部件之一，成本高昂，成本高昂，壁壘較高壁壘較高 2.1 六維力傳感器是六維力傳感器是機器人實現柔順化、智能化控制的重要傳感器之一機器人實現柔順化、智能化控制的重要傳感器之一 按照測量維度，力按照測量維度，力矩矩傳感器可以分為一至六維力傳感器。傳感器可以分為一至六維力傳感器。力矩傳感器最常見的是一維、三維和六維力傳感器，二維和五維的力傳感器較少。多維力最完整的形式是

22、六維力傳感器，即能夠同時測量 3 個力分量和 3 個力矩分量的傳感器。應用在機器人中，能夠為機器人的力控制和運動控制提供必要的力感知信息，對機器人完成復雜、精細作業任務，實現柔順化、智能化操作起到關鍵作用。六維力傳感器的需要復雜的內部算法，會解耦各方向力和力矩間的干擾，使力的測量更為精準。比如，高精準度的軍用六維力器，可以確保在六維度聯合承載的情況下，測量值偏差在量程的 0.3%FS 以內。圖圖1 力傳感器示意圖力傳感器示意圖 資料來源：海伯森技術官網，海通證券研究所 表表 2 六維力傳感器主要作用及功能六維力傳感器主要作用及功能 作用作用 描述描述 檢測 檢測是否抓取到工件 預防 在損壞前檢

23、測到不正常的裝配力 測量 記錄工藝過程的力反饋實時確保質量 控制 利用力/力矩傳感器來引導機器人在復雜的工作環境中的過程控制 示教 手動牽引示教機器人軌跡或自動觸發確定位臵 保護 安全感應可以檢測意外接觸情況下與人的接觸 資料來源：高工機器人微信公眾號，海通證券研究所 六維力傳感器六維力傳感器應用范圍廣泛。應用范圍廣泛。六維力測量的需求最早來自航空航天飛行器研究領域，安裝在飛行器內部的六維力傳感器用來測量飛行器的空氣動力學特性，包括飛行器的升力、阻力、側向力、俯仰力矩、偏航力矩和滾轉力矩。正交三方向力和三方向力矩同時測量，所以需要用六維力傳感器。目前六維力/力矩傳感器已廣泛應用到眾多領域，如鑄

24、件打磨拋光、工件裝配等工業生產領域，協作機器人、康復機器人等醫療服務領域，航空航天、深海及核環境等國防領域。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 8 圖圖2 六維力傳感器應用范圍六維力傳感器應用范圍 資料來源：高工機器人微信公眾號，海通證券研究所 據敏感元件的種類，多維據敏感元件的種類，多維力矩傳感器可分為電阻應變式、壓電式、電容式、光學式力矩傳感器可分為電阻應變式、壓電式、電容式、光學式等。等。其中其中，應變式，應變式六維力傳感器六維力傳感器較為較為成熟成熟。表表 3 不同類型六維力傳感器不同類型六維力傳感器介紹介紹 傳感元件類型傳感元件類型 原理及特點原理及特點 優

25、點優點 缺點缺點 應變片式應變片式 通常采用的是硅應變片或金屬箔，本質是材料本身發生形變進而轉化為阻值變化 精度高、技術成熟 測量范圍廣、成本低 頻響特性好 生產工藝復雜。金屬箔式應變計輸出微弱 光學式光學式 通過光纖、光柵反映形變，再轉化成力 可靠性高 測量范圍廣 抗電磁干擾能力強 對測試環境要求高。剛性偏弱 壓電壓電/電容式電容式 電容是通過極距的變化導致電壓變化，壓電則是通過形變改變電荷 高靈敏度和高分辨率頻率 范圍寬，結構簡單 環境適用性強 調理電路復雜。信號漂移難以抑制 資料來源：高工機器人微信公眾號，海通證券研究所 圖圖3 六維力傳感器六維力傳感器工作原理對比工作原理對比 資料來源

26、：高工機器人微信公眾號，海通證券研究所 1）電阻應電阻應變式變式一般選用應變片作為敏元件。一般選用應變片作為敏元件。在外力的作用下，通過改變應變片的形狀實現其阻值的變化，從而將力/力矩轉換為電量輸出。該類傳感器是目前國內外應用最多、技術最成熟。以十字梁型六維力傳感器為例，共由四部分機械元件組成，分別為：十字梁型彈性體、底盤、基座和頂蓋。頂蓋通過中心四個定位孔與彈性體直接連接，且頂蓋與基座之間有一定的縫隙（根據量程及允許過載大小設定縫隙寬度），因此頂蓋可直接受力并將力傳遞給與之相連的彈性體。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 9 圖圖4 六維力傳感器六維力傳感器內部結構

27、內部結構 資料來源：多維力傳感器的靜動態性能研究付立悅，海通證券研究所 圖圖5 六維力傳感器原理六維力傳感器原理 資料來源：多維力傳感器的靜動態性能研究付立悅，海通證券研究所 2）應變片：一種將機械應變（形變）應變片：一種將機械應變（形變）轉換為可測量的電阻變化的傳感器。轉換為可測量的電阻變化的傳感器。它們通常由金屬箔或硅材料制成，能夠敏感地檢測到粘貼在其上的材料的形變。當外部力作用于應變片所在的彈性體時，會引起彈性體的微小變形，從而導致應變片的電阻值發生變化。這種變化可以通過電橋電路檢測出來，并轉換為與施加力成正比的電信號。傳感器的實際測量部件是應變片，其包括一個絕緣層，通常稱基底，測量柵絲

28、附在其上面。然后應變片被粘合到彈性體的合適的點上。一般來說，會采用 4 個應變片組成一個惠斯通電橋，兩個被拉伸，另外兩個被壓縮。圖圖6 應變片貼片及組橋示意圖應變片貼片及組橋示意圖 資料來源：一種低耦合高精度六維力傳感器設計及應用宋逸等，海通證券研究所 圖圖7 應變片應變片原理原理圖圖 資料來源：HBM 官網，海通證券研究所 3）應變片生產流程多，較為復雜，含有光刻、蝕刻應變片生產流程多，較為復雜，含有光刻、蝕刻等過程，因此也具有較高的成等過程，因此也具有較高的成本本，價格較貴，價格較貴。圖圖8 中航電測應變片中航電測應變片生產工藝流程生產工藝流程 資料來源：中航電測招股書，海通證券研究所 行

29、業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 10 4）彈性體：彈性體：六維力傳感器的結構基礎，是一個能夠承受和傳遞外力的機械結構（基于應變片的力傳感器帶有一個所謂的彈性體或者承載體，測量的力加載在其上面）。彈性體的設計必須確保在受到力和力矩作用時，能夠產生可測量的應變，并且具有良好的動態響應特性。彈性體材料通常由金屬制成，大多數可用材料為鋁合金、合金鋼和不銹鋼，其形狀和尺寸根據傳感器的應用需求和性能指標進行優化設計。在彈性體上布臵有多個應變片，這些應變片的位臵和數量取決于所需的測量精度和傳感器的結構設計。彈性體相對來講，成本較低。2.2 六維力傳感器六維力傳感器具有較高的技術壁

30、壘具有較高的技術壁壘 六維力傳感器六維力傳感器的技術壁壘：的技術壁壘：彈性體彈性體結構結構（耦合耦合）設計、標定校準、數據采集、設計、標定校準、數據采集、解耦解耦算法算法。結構設計：結構設計：六維力傳感器六維力傳感器形態多樣。形態多樣。六維力傳感器的結構設計為核心問題。傳感器的結構受到其應用場合的限制，而力敏感元件的形式和布臵將直接影響到傳感器的靈敏度、剛度、線性度、動態性能、維間耦合等，在很大程度上決定著傳感器的性能的優劣。目前，六維力/力矩傳感器的結構主要集中在一體化結構和 Stewart 并聯結構兩種。其中，一體化結構的六維力傳感器包括豎梁式、橫梁式、復合梁式、筒式等。圖圖9 六維力傳感

31、器六維力傳感器形態形態 資料來源：六維力傳感器標定技術研究陳昌俊，海通證券研究所 圖圖10 十字梁式十字梁式六維力傳感器六維力傳感器內部結構內部結構 資料來源：多維力傳感器的靜動態性能研究付立悅，海通證券研究所 標定校準和數據采集標定校準和數據采集。標定是傳感器在投入使用前以及使用過程中，校準使用精度的重要步驟，標定結果的精度直接影響傳感器的使用精度。標定精度的主要影響因素有兩方面：一是標定裝臵和標定實驗的合理性，及其采集數據的精度；二是通過選擇合適的解耦算法對其進行解耦，通過降低傳感器的維間耦合以提高標定精度。六維力傳感器不是三個一維力傳感器和三個扭矩傳感器結構的簡單疊加，其非線性力學特征明

32、顯，要考慮多通道信號的溫漂、蠕變、交叉干擾、數據處理的實時性，再加之六維聯合加載標定的復雜性，六維力傳感器的技術難度是一維力傳感器難度的六次方。另外從設備角度來看，六維聯合加載設備是高精度六維力傳感器研發和生產的必要條件。六維聯合加載設備可以對力覺傳感器實現正交三個方向力和三個方向力矩的同時精確加載，只有在傳感器標定和檢測過程中采用這種六維聯合加載的方式，才能實現力 0.5%FS 力準度。設備無標品可以采購，靠廠家純自研獲得。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 11 圖圖11 一維和六維一維和六維樣本空間比較圖樣本空間比較圖 資料來源：與非網 eefocus 微信公眾

33、號，海通證券研究所 圖圖12 一維和六維一維和六維標定設備比較圖標定設備比較圖 資料來源：與非網 eefocus 微信公眾號，海通證券研究所 解耦算法：解耦算法：由于受到機械結構原理、機械加工誤差、應變片粘貼位臵以及系統標定方式的影響，任何類型的六維力傳感器均會不可避免地產生耦合誤差。在此前的研究中，減小耦合誤差的方式主要有改變結構和材料、改善加工工藝等，即從根源上進行結構解耦。軟件解耦是指采用合適的算法推導出六維力傳感器輸入值與輸出值的關系。實現軟件解耦的方法有兩種：第一種是線性解耦，最常用的是最小二乘法；第二種是維間解耦，適用于線性解耦無法解決問題的場合，最常用的是機器學習算法，包括 BP

34、 神經網絡、隨機森林和極限學習機等。結構解耦雖然原理簡單，但會增加加工難度和制造成本；軟件解耦雖能夠有效降低制造成本，但運算復雜，易出現病態矩陣，導致精度降低。2.3 六維力傳感器六維力傳感器具有較大的降本空間具有較大的降本空間 海外六維力矩傳感器價格較高。海外六維力矩傳感器價格較高。根據愛采購，海外六維力傳感器從幾千塊錢到幾萬元、十幾萬不等，我們認為成本主要來自于應變片、人工成本及前期的研發，且多為定制化生產。應變片的價格應變片的價格較高較高。以 OMEGA Engineering 為例，其 1.5 毫米網格，120 歐姆的標稱電阻應變片SGD-1.5/120-LY11的價格為1003.62

35、元人民幣/10片（7月16日報價），而對于更大網格尺寸和更高電阻值的應變片，如 13 毫米網格，1000 歐姆的SGD-13/1000-LY11，價格則為 1684.27 元人民幣/10 片（7 月 16 日報價）。單個六維力矩傳感器所需應變片數量從 10 幾個到幾十個數量不等。不同彈性體設計結構不同，應變片使用數量將有所差異且加工制造難度亦將不同，導致最終產品生產制造成本有所差別。再考慮到抗溫漂、蠕變等需求，精度要求越高的六維力傳感器使用的應變片數量越多。因此，僅應變片部分的成本就達到萬元級別左右。另外，另外，應變計粘貼是一項工藝性很強的作業，且每道工序都難以用儀器進行事后的應變計粘貼是一項

36、工藝性很強的作業，且每道工序都難以用儀器進行事后的質量檢測，全憑工人的經驗。質量檢測，全憑工人的經驗。此外，規?；粡姡ㄐ∨浚?，前期投資和維護成本此外，規?；粡姡ㄐ∨浚?，前期投資和維護成本高，也是選擇人工貼片的重要原因之一。高，也是選擇人工貼片的重要原因之一。應變計粘貼質量的好壞也直接決定了傳感器的測量精度，人工加工技術壁壘較高，且短期內無法實現自動化生產。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 12 圖圖13 人工貼片流程人工貼片流程 資料來源：華蘭海官網，海通證券研究所 未來，隨著需求提升，以逐步向半自動化方向發展，六維力傳感器成本有望下降的空間較大。2

37、.4 六維力六維力傳感傳感市場規模市場規模有望實現有望實現高速高速增長增長 力矩傳感器市場規模大，多維力傳感器技術壁壘更高。力矩傳感器市場規模大，多維力傳感器技術壁壘更高。根據 Maximize Market Research 官網數據，2022 年力矩傳感器市場規模為 70.6 億美元，預計 2023-2029 年力矩傳感器市場規模復合增速將達到 5.5%至 102.8 億美元。圖圖14 全球力矩傳感器市場規模全球力矩傳感器市場規模 資料來源：Maximize Market Research 官網，海通證券研究所 中國六維力傳感器市場規模尚小中國六維力傳感器市場規模尚小。根據高工機器人產業研

38、究所（GGII）數據顯示，2022 年，中國六維力傳感器市場銷量達到 8360 套，市場規模為 2.39 億元，同比增長分別為 57.97%和 52.04%，其中機器人行業貢獻了 4840 套的銷量，市場規模為 1.56億元，同比增長率分別為 62.58%和 54.35%；預計到 2027 年，中國六維力傳感器市場銷量有望突破 84000 套，市場規模有望超過 15 億元，復合增長率分別超過 60%和 45%，其中機器人行業銷量有望突破 42000 套。CARG=5.5%行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 13 圖圖15 2017-2027 年年中國中國六維力傳感器市

39、場銷量及預測六維力傳感器市場銷量及預測 資料來源：高工機器人微信公眾號，海通證券研究所 圖圖16 2017-2027 年中國六維力傳感器市場規模及預測年中國六維力傳感器市場規模及預測 資料來源：高工機器人微信公眾號，海通證券研究所 人形機器人有望打開六維力傳感器市場空間。人形機器人有望打開六維力傳感器市場空間。隨著人形機器人的發展與普及，六維力傳感器在人形機器人中的應用有望打開。根據我們測算，若人形機器人年產 100 萬臺、單個六維力傳感器價格 1500 元/個，每臺假設用四個六維力傳感器的情況下，新增市場空間預計達到 60 億元。圖圖17 六維力傳感器在人形機器人上的應用六維力傳感器在人形機

40、器人上的應用 資料來源：鑫精誠微信公眾號，海通證券研究所 圖圖18 優必選優必選 Waker X 采用六維力傳感器采用六維力傳感器 資料來源：優必選官網，海通證券研究所 表表 4 人形機器人對六維力傳感器需求測算人形機器人對六維力傳感器需求測算 情景一 情景二 情景三 情景四 人形機器人每年的產量假設（萬臺）10 50 100 500 人形機器人所需六維力傳感器數量假設（個）4 4 4 4 六維力傳感器價格假設（元/個）8000 3000 1500 800 新增市場規模（億元）32 60 60 160 資料來源：鑫精誠微信公眾號，愛采購，海通證券研究所測算 2.5 國產廠商入局漸多，產業化應用

41、正落地國產廠商入局漸多，產業化應用正落地 國產六維力傳感器與國產六維力傳感器與海外海外在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。在差距。近幾年，入局六維力傳感器領域的國產相關廠商越來越多，除了宇立儀器（SRI）之外，如坤維科技、鑫精誠、海伯森、藍點觸控、神源生智能、瑞爾特測控等，均已有相關的產品落地并進入產業化應用。其他廠商如重慶魯班機器人技術研究院、昊志機電、埃力智能等，通過自主研發力傳感器技術，已經具備六維力傳感器的生產能力，部分產品型號開始進入下游用戶的驗證測試階段。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律

42、聲明 14 表表 5 國內外六維力傳感器主要生產商國內外六維力傳感器主要生產商 地區地區 主要生產商主要生產商 日韓 Robotous、Sintokogio、WACOH-TECH、Aidin Robotics 歐美 ATI、OnRobot、SCHUNK、Robotiq、Bota Systems AG、Nordbo Robotics、ME-Mesysteme GmbH、AMTI、Kistler 中國 坤維科技、宇立儀器、鑫精誠、海伯森、藍點觸控、神源生智能、瑞爾特測控、重慶魯班機器人技術研究院、昊志機電、埃力智能等 資料來源：高工機器人微信公眾號，海通證券研究所 據 MIR 睿工業數據顯示，20

43、23 年六維力傳感器市場集中度較高，TOP10 占據接近70%的份額，國產宇立儀器、藍點觸控、坤維科技排名靠前。行業整體目前仍以外資品牌為主，外資份額占比近 70%，外資品牌在產品和應用上占有較大先發優勢。國內部分上市公司如柯力傳感、昊志機電等也在不斷攻關，憑借大量的研發投入和資金支持，也將獲得一定的市場份額。圖圖19 2023 年中國六維力傳感器廠商營收排名年中國六維力傳感器廠商營收排名 資料來源 MIR 睿工業微信公眾號，海通證券研究所 圖圖20 2023 年國內六維力傳感器廠家市場年國內六維力傳感器廠家市場份額份額排名排名 資料來源：MIR 睿工業微信公眾號，海通證券研究所 表表 6 各

44、家六維力傳感器性能指標對比各家六維力傳感器性能指標對比 企業名稱企業名稱 總部所在地總部所在地 準度準度（%FS）公司簡介公司簡介 坤維科技 中國 0.50%成立于 2018 年，致力于提供高精度力覺傳感器及力控解決方案的企業。主營智能力覺傳感器的研發、制造、銷售及技術。鑫精誠 中國 1%-3%成立于 2009 年，專注于微型壓力、稱重、多軸力、扭力等智能傳感器及控制儀表的工業級產品研發和創新。宇立儀器 中國 1%-5%2007 年創立，專注于多軸力傳感器設計，擁有近 20 年經驗，在汽車行業和工業機器人領域具有競爭優勢。藍點觸控 中國 1%-2%成立于 2019 年，專業從事高精度力傳感器及

45、力控產品研發和生產的高新技術企業。擁有深厚的技術優勢。海伯森技術 中國 1%-2%成立于 2015 年，專注工業傳感技術創新，主營產品包括 3D 閃測傳感器、3D 線光譜共焦傳感器等。ATI 美國 0.5%-2%世界領先的多維力傳感器制造商，自 1989 年以來致力于開發先進的產品和解決方案。SCHUNK 德國 2%1945 年創建，主營精密夾具和自動化抓取系統、傳感器等，產品主要應用于機械和自動化領域。Robotiq 加拿大 3%2008 年成立，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%由多家公司合并而成，主營產品包括機器人末端夾具、力矩傳感器、機

46、器人相機套件等。Sintokogio 日本 1%-3%1934 年成立，業務包括鑄造、表面處理、環境設備、物料搬運設備和特種設備等。全球業務遍及亞洲、北美和歐洲。WACOH-TECH 日本 1%-3%2007 年成立，主營業務包括力傳感器和 MEMS 傳感器（加速度、陀螺儀）產品的開發、生產、銷售。資料來源：高工機器人微信公眾號，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 15 柯力傳感柯力傳感 柯力傳感通過自研和外延式投資并購的方式，布局力學、電量、光纖測溫、氣體、流量、光幕等十多種傳感器，初步具備了傳感器森林的基礎，并通過 KMS 集團管理體系的培育和賦能

47、，致力于成為對標海外傳感器巨頭的本土傳感器森林。自研方面，公司研發部門不斷夯實力學傳感器的領先優勢，從稱重傳感器出發，研發試制了多維力傳感器、力矩傳感器、微型測力傳感器等，帶領公司從傳統的稱重衡器行業為主進入機器人、高端裝備等更市場前景更廣闊的行業。投資并購方面，在非力學的傳感器領域，公司并購了電量、光纖測溫傳感器，參股了流量、光幕、CMOS 激光測量、光譜測量、光電、3D 等傳感器，即將布局嗅覺、觸覺等機器人傳感器。2023 年生產 286 萬只傳感器/yoy-14.96%，15 萬臺儀表/yoy-30.92%，連續多年國內力學傳感器市占率第一；2023年，公司錨定傳感器、自動化設備、工業物

48、聯網等三大方向，完成了對 11 個項目的戰略投資，初步形成了工業檢測與計量、環境設備測量、能源設備、設備監測、物流、平臺等六大領域的投資布局，初步奠定了柯力集團打造傳感器森林的戰略形態。圖圖21 柯力傳感多物理傳感器矩陣產品柯力傳感多物理傳感器矩陣產品 資料來源：柯力傳感 2023 年年報，海通證券研究所 外延推進種子項目儲備，搶抓人形機器人傳感器產業發展機遇。外延推進種子項目儲備，搶抓人形機器人傳感器產業發展機遇。1）目前公司六維力系列產品仍處于小批量試制階段。公司重點開發工業機器人和協作機器人的手臂六維力傳感器，以及人形機器人關節力矩傳感器和多維力傳感器，從模擬到數字、從結構解耦到算法解耦

49、、從電阻應變計到半導體硅片，向低成本、低功耗、低形變、微尺寸方向突破。2024 年上半年，在前期已完成試制的模擬式六維力傳感器基礎上，加快推進與子公司聯合開發的數字式六維力傳感器項目。2）與此同時，公司圍繞“人形機器人”所涉及的觸覺、視覺傳感器積極尋求對外投資機會，截至 2023 年 6 月底，已經儲備了若干個技術壁壘高、市場前景廣的機器人傳感器種子項目，為下一階段搶抓人形機器人傳感器領域的發展機會做好全方位的準備。風險提示：風險提示：并購進展或效果不及預期，市場競爭加劇，人形機器人行業布局進度不及預期等。昊志機電昊志機電 昊志機電成立于 2006 年，產品涵蓋數控機床領域的主軸、轉臺、直線電

50、機、數控系統、直線電機等；機器人領域的諧波減速器、DD 電機、低壓伺服驅動、剎車機構、編碼器、末端執行、力矩傳感器等；新能源汽車領域的氫燃料電池空壓機和曝氣鼓風機等。2024 年 3 月，公司擬設立全資子公司“廣州市昊志機器人有限公司（暫定）”承 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 16 接公司機器人事業部業務，負責機器人核心功能部件（包括但不限于諧波減速器、無框力鉅電機、剎車機構、編碼器、電磁快換模塊、六維度力鉅傳感器、控制系統、關節模組、末端執行機構（氣動手指、快換模塊）以及 RV 減速器等機器人領域功能部件）研發、生產、銷售等。公司開發的六維度公司開發的六維度力

51、矩力矩傳感器具有以下特點：傳感器具有以下特點：（1）世界級的力控精度0.1Nm；（2）溫度自補償，蠕變小，結構解耦；（3）18 或 24 位 A/D 轉換，采樣率高達 1KHz；（4）通信協議：Ethercat、以太網、CAN、R485 等多種選擇；（5）卡爾曼和巴特沃雙重濾波算法，力/力矩輸出更平順；（6）6 通道模擬信號輸入，低噪聲儀表放大。目前公司六維力傳感器產品目前主要應用于與客戶共同開發的按摩機器人上，且已形成批量銷售。表表 7 昊志機電六維力傳感器產品昊志機電六維力傳感器產品 型號型號 DSA-16050 DSA-8025 DSA-4003 DSA-2008 DSA-1003 量量

52、程程 Fxy(N)1600 800 400 200 100 Fz(N)1600 800 400 200 100 Mxy(Nm)50 25 15 8 3 Mz(Nm)50 25 15 8 3 非線性度非線性度(%F.S)0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 遲滯遲滯(%F.S)0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 軸間串擾軸間串擾(%F.S)2 2 2 2 2 過載能力過載能力(%)500 300 300 300 300 尺寸尺寸(mm)90*28 90*28 80*28 65*20 50*20 重量重量(kg)1.6 0.36 0.3 0.18 0.12 防護等級防護等級 IP64 IP6

53、4 IP64 IP64 IP64 通訊接口通訊接口 Ethercat/R485/CAN/以太網 Ethercat/R485/CAN/以太網 Ethercat/R485/CAN/以太網 Ethercat/R485/CAN/以太網 Ethercat/R485/CAN/以太網 供電電壓供電電壓 1224 1224 1224 1224 1224 資料來源：昊志機電官網，海通證券研究所 風險提示：風險提示：技術進步不及預期，人形機器人行業布局進度不及預期，宏觀環境變化等。東華測試東華測試 東華測試東華測試成立于成立于 1993 年，國家高新技術企業，為國內領先的結構力學性能研究和年，國家高新技術企業，為

54、國內領先的結構力學性能研究和電化學工作站整體解決方案提供商。電化學工作站整體解決方案提供商。東華測試擁有結構力學性能測試分析系統、結構安全在線監測及防務裝備 PHM 系統、基于 PHM 的設備智能維保管理平臺、電化學工作站四大類產品線。東華測試東華測試具有較強核心競爭力：具有較強核心競爭力：1）抗干擾技術：潛心研究抗干擾技術 30 年，具備豐富的設計和現場經驗，完成了多項嚴重干擾環境下的測試任務。2）自主可控：從傳感器、適調器、數采、軟件到各類信號處理算法等，全套系統均自主研發、設計和生產，掌握核心技術，具備自主知識產權，實現了自主可控。3）產品定制化：基于雄厚的研發、設計與生產制造能力，能夠

55、滿足客戶對產品非?？量痰奶厥庖?。4）專業服務：擁有高水平、經驗豐富的技術服務團隊，可為用戶提供專業的測試系統方案設計、測試項目現場服務以及數據處理分析等增值服務 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 17 近期，公司正在推進力矩傳感器研發樣品試制。圖圖22 東華測試產品矩陣東華測試產品矩陣 資料來源：東華測試官網，海通證券研究所 風險提示：風險提示：技術進步不及預期，市場競爭加劇，宏觀環境變化等。宇立儀器宇立儀器 SRI 宇立儀器是集研發、生產為一體的技術密集型企業，公司主營多軸力傳感器、力控打磨設備和汽車測試設備。宇立儀器多軸力傳感器包括六維力傳感器、三維力傳感器、

56、一維力傳感器和關節扭矩傳感器。力控打磨設備包括 iGrinder 智能浮動力控、力控打磨工具和成套的機器人智能打磨設備。汽車測試設備包括汽車耐久測試力傳感器、汽車碰撞假人力傳感器、碰撞力墻和輔助駕駛測試系統 ADAS。公司 M37XX 系列六維力傳感器主要用于機器人&通用測試領域，直徑15至135mm，50至6400N，0.5至320Nm，是矩陣解耦型 6 軸力傳感器。M37XX 系列非線性、遲滯小于 0.5%F.S，串擾小于 2%F.S，并有 3 倍過載能力。SRI 的客戶涵蓋汽車安全、汽車耐久、機器人自動化和醫療等領域，包括全球大部分汽車企業、美敦力、ABB、KUKA、YASKAWA、富士

57、康、Kistler、Magna、以及清華、北大、哈工大、北理工、中科院、帝國理工、東京大學、密歇根大學、米蘭理工、新加坡國立大學、卡內基梅隆大學等全球各大高校、研究所等。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 18 圖圖23 宇立儀器六維力傳感器產品宇立儀器六維力傳感器產品 資料來源：宇立儀器官網，海通證券研究所 圖圖24 宇立儀器合作伙伴宇立儀器合作伙伴 資料來源：宇立儀器官網，海通證券研究所 坤維科技坤維科技 常州坤維傳感科技有限公司成立于 2018 年，是一家致力于提供高精度力覺傳感器（六維力傳感器）及力控解決方案的企業。公司主營智能力覺傳感器的研發、制造、銷售、及

58、技術推廣，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。近期，坤維科技已完成數千萬元 A2 輪融資。領投方為匯川產投，三花資本、博昶基金、明薈致遠跟投。圖圖25 坤維科坤維科技核心產品技核心產品 資料來源：坤維科技微信公眾號，海通證券研究所 圖圖26 坤維科技六維力傳感器在人形機器人中的應用坤維科技六維力傳感器在人形機器人中的應用 資料來源：坤維科技微信公眾號，海通證券研究所 藍點觸控藍點觸控 藍點觸控成立于 2019 年，是一家專注于智能機器人前沿力控技術研發及應用的國家高新技術企業。藍

59、點觸控自主研發的核心部件已全部實現國產化，已形成包括 Wrist六維傳感器、Joint 關節扭矩傳感器、力控工藝應用軟件包等多個產品系列。通過深度整合柔性力控算法與工藝算法，藍點觸控已在醫療、衛浴、航空航天、3C、汽車、重工等多個行業規?；涞?，應用于打磨、裝配、醫療手術機器人、焊接、工業自動化、科研等眾多領域。已在中國、美國、德國、西班牙、加拿大、澳大利亞、日本、韓國等眾多國家和地區成功落地并得到廣泛應用。公司自建高標準生產工廠，配備專業產線自動化工裝與設備，生產技術團隊具備豐富行業經驗，已建立成熟、穩定的生產體系，保證生產效率和產品質量。強大的交付和售后服務，可為全球用戶提供快速響應與服務

60、支持，確保項目交付無憂。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 19 圖圖27 藍點觸控核心競爭力藍點觸控核心競爭力 資料來源：藍點觸控官網，海通證券研究所 圖圖28 藍點觸控合作客戶藍點觸控合作客戶 資料來源：藍點觸控官網，海通證券研究所 3.MEMS 傳感器：市場成熟，潛力仍大傳感器：市場成熟，潛力仍大 3.1 MEMS 市場規模龐大，應用范圍廣泛市場規模龐大，應用范圍廣泛 MEMS 即微機電系統（Micro-Electro-Mechanical System），是利用大規模集成電路制造技術和微加工技術，把微傳感器、微執行器、微結構、信號處理與控制電路、電源以及通信接

61、口等集成在一片或者多片芯片上的微型器件或系統。MEMS 目前已廣泛應用于消費電子、汽車、工業與通信、醫療健康、高可靠等各個領域。從 2021 年市場規模來看，消費電子、汽車和工業市場是 MEMS 行業最大的三個細分市場。圖圖29 MEMS 細分細分行業市場行業市場（2021 年）年）資料來源：芯動聯科招股書援引 Yole，海通證券研究所 MEMS 市場規模龐大，且不斷增長。市場規模龐大，且不斷增長。1）根據 Omdia 的統計，2017 年全球 MEMS 行業市場規模 139.58 億美元，2022 年全球 MEMS 行業市場規模達到 184.77 億美元，2017-2022 年復合增長率為

62、5.77%。2）根據賽迪顧問的統計及預測，2022 年中國 MEMS市場規模達到 982.1 億元，同比增速 15.1%，預計到 2025 年中國 MEMS 市場規模將突破 1500 億元，增速保持較高水平。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 20 圖圖30 全球全球 MEMS 行業行業市場規模預測（市場規模預測（百萬百萬美元）美元）資料來源：敏芯股份簡易程序募集說明書援引 Omdia，海通證券研究所 圖圖31 中國中國 MEMS 市場規模預測市場規模預測 資料來源：敏芯股份簡易程序募集說明書援引賽迪股份，海通證券研究所 3.2 MEMS 傳感器市場成熟且龐大，在人形

63、機器人領域中潛力較大傳感器市場成熟且龐大，在人形機器人領域中潛力較大 MEMS 器件種類眾多，主要分為器件種類眾多，主要分為 MEMS 傳感器和傳感器和 MEMS 執行器。執行器。MEMS 傳感器可以感知和測量物體的特定狀態和變化，并按一定規律將被測量的狀態和變化轉變為電信號或者其它可用信號，MEMS 執行器則將控制信號轉變為微小機械運動或機械操作。表表 8 MEMS 器件分類器件分類 類別類別 主要產品類型主要產品類型 MEMS 傳感器 加速度計、陀螺儀、磁力計 壓力傳感器 聲學傳感器：MEMS 麥克風、超聲波傳感器 環境傳感器：氣體傳感器、顆粒傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器 光學傳感器：熱

64、釋電/熱電堆紅外傳感器、環境光傳感器、顏色傳感器、微幅射熱計、指紋識別、超光譜傳感器、傅里葉紅外光譜儀、視覺傳感器、3D 感應 MEMS 執行器 射頻 MEMS：RF 濾波器、MEMS 開關、MEMS 振蕩器 微流控：激光打印頭、藥物輸送、生物芯片 光學 MEMS：微鏡、自動對焦、光具座 微結構：微探針 MEMS 揚聲器 超聲波指紋 資料來源：芯動聯科招股書，海通證券研究所 MEMS 傳感器是采用微電子和微機械技術工藝制造出來的微型傳感器，種類繁多，傳感器是采用微電子和微機械技術工藝制造出來的微型傳感器，種類繁多，是使用最廣泛的是使用最廣泛的 MEMS 產品。產品。MEMS 傳感器通過微傳感元

65、件和傳輸單元，可將輸入的信號轉換，并導出另一種可監測信號。與傳統工藝制造的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產、易于集成和實現智能化等特點。MEMS 慣性傳感器屬于 MEMS 傳感器的重要分支，主要包括陀螺儀、加速度計等，并可通過組合形成慣性組合傳感器 IMU。按照 Yole Development 統計的 MEMS 產品市場規模數據，MEMS 慣性傳感器包括加速度計、陀螺儀、磁力計、慣性傳感組合，2022年上述四類產品市場規模合計 35.09 億美元，占比 25.81%，是 MEMS 行業中的主要產品類型。若若 MEMS 壓力傳感器采用柔性材料，便能夠實

66、現更加靈活和適應性強的傳感壓力傳感器采用柔性材料，便能夠實現更加靈活和適應性強的傳感解決方案；解決方案；MEMS 工藝也或是實現六維力傳感器另一方向，并有望通過自動化生產降工藝也或是實現六維力傳感器另一方向，并有望通過自動化生產降低生產成本。低生產成本。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 21 圖圖32 MEMS 傳感器的工作原理傳感器的工作原理 資料來源：芯動聯科招股書援引 Yole，海通證券研究所 圖圖33 2021 年年 MEMS 行行業產品結構業產品結構 資料來源：敏芯股份簡易程序募集說明書援引 Omdia，海通證券研究所 3.2.1.MEMS 慣性傳感器慣性

67、傳感器 MEMS 慣性傳感器具有較高門檻。慣性傳感器具有較高門檻。相對于壓力傳感器、聲學傳感器等其他類型的傳感器應用領域較廣，MEMS 慣性傳感器在高可靠領域及其他工業、消費領域均具備豐富的應用場景，不同應用場景對于性能、成本、功耗、體積的要求差異較大。相對于在工業及消費領域應用較廣的聲學傳感器、環境傳感器等，高性能 MEMS 慣性傳感器多應用于高可靠領域，復雜環境下對于產品性能要求高，因此對產品可靠性提出了更嚴格的需求，存在較高的技術門檻。表表 9 MEMS 慣性傳感器分類慣性傳感器分類 類型名稱類型名稱 類型說明類型說明 MEMS 加速度計 是一種能夠測量物體線加速度的器件，通常由質量塊、

68、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。加速度計的理論基礎是牛頓第二定律。按工作原理劃分，MEMS 加速度計可以分為以下類型：電容式、壓電式、熱感式、諧振式等。MEMS 陀螺儀 陀螺儀是測量角速率的一種器件，是慣性系統的重要組成部分，主要用于導航定位、姿態感知、狀態監測、平臺穩定等應用領域。采用半導體 MEMS 加工工藝制造的 MEMS 陀螺儀以科里奧利（Coriolis）效應為基本工作原理。為了使 MEMS 陀螺儀正常工作，需要驅動 MEMS 結構中的可動質量塊做高速震蕩，驅動方式主要有靜電式、壓電式和電磁式。慣性組合傳感器 IMU 即慣性測量單元，是測量物體三軸姿態角（或角速率）及

69、加速度的裝臵。一個 IMU 通常包含三個軸向的陀螺和三個軸向的加速度計，以測量物體在三維空間中的角速率和加速度。資料來源：芯動聯科招股說明書，海通證券研究所 MEMS 慣性傳感器市場空間巨大。慣性傳感器市場空間巨大。2021 年全球 MEMS 慣性傳感器行業市場規模為 35.09 億美元、39.39 億顆，預計 2027 年有望達到 49.43 億美元、60.60 億顆，2018-2027 年銷售額及銷售量的復合增長率分別為 6.39%和 7.65%。根據 Yole 統計的數據，2021 年，全世界高性能 MEMS 慣性傳感器市場規模約 7.1 億美元（含 MEMS慣性傳感器系統），約 45.

70、23 億元人民幣。全球 MEMS 慣性產品市場份額集中在Honeywell、ADI、Northrop Grumman/Litef 等行業巨頭手中，市場份額前三的公司合計占有 50%以上的份額。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 22 圖圖34 MEMS 慣性傳感器市場結構（億美元）慣性傳感器市場結構（億美元）資料來源：樂居財經百家號援引 Yole Intelligence，海通證券研究所 圖圖35 MEMS 慣性傳感器市場結構（億顆）慣性傳感器市場結構（億顆）資料來源：樂居財經百家號援引 Yole Intelligence，海通證券研究所 圖圖36 2021 年年 M

71、EMS 慣性傳感器競爭格局慣性傳感器競爭格局 資料來源：芯動聯科招股書，海通證券研究所 陀螺儀是測量載體相對空間角速率的傳感器，可以感知和測量載體的角運動狀態和陀螺儀是測量載體相對空間角速率的傳感器，可以感知和測量載體的角運動狀態和變化，是測量角速率的一種器件，是慣性系統的重要組成部分。變化，是測量角速率的一種器件，是慣性系統的重要組成部分。MEMS 陀螺儀陀螺儀采用微采用微機電加工技術制造而成的陀螺儀。機電加工技術制造而成的陀螺儀。MEMS 陀螺儀的核心是一顆微機械（MEMS）芯片，一顆專用控制電路（ASIC）芯片及應力隔離封裝。其工作原理為：采用半導體加工技術在硅晶圓上制造出的 MEMS

72、芯片，在 ASIC 芯片的驅動控制下感應外部待測信號并將其轉化為電容、電阻、電荷等信號變化，ASIC 芯片再將上述信號變化轉化成電學信號，最終通過封裝將芯片保護起來并將信號輸出，從而實現外部信息獲取與交互的功能。由于高性能 MEMS 陀螺儀具有小體積、高集成、抗高過載的優勢，可以解決光纖陀螺和激光陀螺由于體積較大、抗沖擊能力弱的問題，滿足高可靠、無人系統等領域智能化升級的要求，進一步拓展高性能 MEMS 陀螺儀的增量市場。根據 Yole 發布的High-EndInertial Sensing 2022，高性能MEMS陀螺儀在工業級應用領域使用較為廣泛，占據了該應用領域 86%的市場份額，具體應

73、用場景包括資源勘探、測量測繪、光電吊艙等；在戰術級和導航級應用領域，兩光陀螺應用比較廣泛，分別占據了該應用領域 78%和 92%的市場份額，具體應用場景包括無人系統、衛星姿態控制系統、動中通等；在戰略級應用領域，激光陀螺儀的適用性較強，占據了該應用領域 72%的市場份額，具體應用場景為航天航海等領域。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 23 圖圖37 MEMS 陀螺儀內部結構示意圖陀螺儀內部結構示意圖 資料來源：芯動聯科招股書，海通證券研究所 圖圖38 2021 年高性能陀螺儀細分市場情況（百萬美元）年高性能陀螺儀細分市場情況（百萬美元）資料來源：芯動聯科招股書援引

74、Yole，海通證券研究所 MEMS 加速度計加速度計：MEMS 加速度計是一種能夠測量物體線加速度的器件，通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。加速度計的理論基礎是牛頓第二定律，傳感器在加速過程中，可通過對質量塊所受慣性力的測量計算出加速度值。如果初速度已知，就可以通過加速度對時間積分得到線速度，再次通過線速度對時間積分可計算出直線位移。按工作原理劃分，MEMS 加速度計可以分為以下類型：電容式、壓電式、熱感式、諧振式等。其中，電容式 MEMS 加速度計是目前應用最多的類型。電容式 MEMS 加速度計具有檢測精度高、受溫度影響小、功耗低、寬動態范圍、以及可以測量靜態加速

75、度等優點，被廣泛應用于消費電子、汽車、工業、高可靠等各個領域。MEMS 慣性系統慣性系統（IMU）：從技術層次來看，慣性技術領域可以分為慣性器件與慣性系統兩個層級，慣性器件主要包括測量角速率的陀螺儀和測量線加速度的加速度計，一般一個 IMU 會包含三軸陀螺儀和三軸加速度計；慣性系統是以慣性器件為核心，利用集成技術實現的慣性測量、慣性導航以及慣性穩控系統，其中慣性導航應用領域最為廣泛。目前，MEMS 慣性系統已由發展初期的消費、汽車領域擴展到工業、航空航天等高端應用領域。IMU 是測量物體三軸姿態角（或角速率）以及加速度的設備，在機器人導航中有著很重要的應用。3.2.2.MEMS 壓力傳感器壓力

76、傳感器 MEMS 壓力傳感器主要是壓阻式和電容式，使用廣泛，成本低；部分高端壓力傳感器采用諧振式原理，精度高，售價高，多用于儀表校驗等對精度要求高的領域。MEMS壓力傳感器具有諸多優勢，包括易于批量生產、小型化、成本效益以及易于制造復雜結構的能力等。因此，MEMS 壓力傳感器的市場份額越來越高。MEMS 壓力傳感器市場規模大，海外廠商占據主導。壓力傳感器市場規模大，海外廠商占據主導。根據明皜傳感招股書，MEMS壓力傳感器的市場規模從 2018 年的 14.72 億顆、17.63 億美元增加至 2021 年的 16.05億顆、20.04 億美元，預計將于 2027 年增長至 25.35 億顆、2

77、6.24 億美元。三大壓力MEMS 廠商博世、TE Connectivity 和英飛凌占據約全球 50%的市場份額，其中，博世在汽車和消費市場占有重要地位，英飛凌主要在汽車市場。TE Connectivity 在醫療和工業市場具有較強競爭力。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 24 圖圖39 全球全球 MEMS 壓力傳感器市場規模壓力傳感器市場規模 資料來源：樂居財經百家號援引 Yole Intelligence，海通證券研究所 圖圖40 2020 年年 MEMS 壓力傳感器競爭格局壓力傳感器競爭格局 資料來源：Yole，海通證券研究所 MEMS 壓力傳感器在人形機器

78、人應用中扮演著重要角色。壓力傳感器在人形機器人應用中扮演著重要角色。MEMS 壓力傳感器不像IMU 直接參與到機器人的運動控制中，但在內部壓力檢測、觸覺反饋等方面或扮演重要角色，可以放臵在靈巧手指尖等與外界經常接觸的部位。我們認為 MEMS 壓力傳感器和柔性傳感器可以結合使用，以實現更加靈活和適應性強的傳感解決方案。3.3 部分相關公司介紹部分相關公司介紹 芯動聯科芯動聯科 公司主營業務為高性能硅基 MEMS 慣性傳感器的研發、測試與銷售。目前，公司已形成自主知識產權的高性能 MEMS 慣性傳感器產品體系并批量生產及應用，在MEMS 慣性傳感器芯片設計、MEMS 工藝方案開發、封裝與測試等主要

79、環節形成了技術閉環，建立了完整的業務流程和供應鏈體系。公司主要產品為高性能 MEMS 慣性傳感器，包括 MEMS 陀螺儀和 MEMS 加速度計，均包含一顆微機械（MEMS）芯片和一顆專用控制電路（ASIC）芯片，并通過慣性技術實現物體運動姿態和運動軌跡的感知。陀螺儀和加速度計是慣性系統的基礎核心器件，其性能高低直接決定慣性系統的整體表現。硅基 MEMS 慣性傳感器因小型化、高集成、低成本的優勢，成為現代慣性傳感器的重要發展方向。目前，公司在研項目“MEMS 慣性導航系統”和“功能安全 6 軸 IMU”主要用于自動駕駛領域，公司產品未來有機會應用于人形機器人領域。圖圖41 芯動聯科陀螺儀產品芯動

80、聯科陀螺儀產品應用覆蓋范圍應用覆蓋范圍 資料來源：芯動聯科招股書，海通證券研究所 圖圖42 芯動聯科芯動聯科加加速度計產品速度計產品應用覆蓋范圍應用覆蓋范圍 資料來源：芯動聯科招股書，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 25 風險提示：風險提示：技術進步不及預期，市場開拓不及預期，下游新能源汽車行業增速放緩等。敏芯股份敏芯股份 敏芯股份是一家以 MEMS 傳感器研發與銷售為主的半導體芯片設計公司，在現有MEMS 傳感器芯片設計、晶圓制造、封裝和測試等各環節都擁有了自主研發能力和核心技術，同時能夠自主設計為 MEMS 傳感器芯片提供信號轉化、處理或驅動功

81、能的 ASIC芯片，并實現了 MEMS 傳感器全生產環節的國產化。目前主要產品線包括 MEMS 麥克風、MEMS 壓力傳感器和 MEMS 慣性傳感器。其中，公司目前 MEMS 壓力傳感器產品主要為高度計、深度計、電子血壓計和手持式數字胎壓計芯片，另外汽車及工業領域多項壓力傳感器產品正陸續由小批量試產階段走向批量供貨，MEMS 慣性傳感器主要為三軸加速度傳感器。風險提示：風險提示：技術進步不及預期，市場開拓不及預期，宏觀環境變化，行業競爭加劇等。星網宇達星網宇達 星網宇達成立于 2005 年，是以慣性技術為核心，專業從事智能無人系統及核心部組件研發、生產、銷售的國家高新技術企業。星網宇達產品包括

82、信息感知、衛星通信等無人系統核心部件，以及無人機、無人車、無人船等無人系統整機。星網宇達的慣導產品，如 MEMS 慣性測量單元 XW-IMU5100 和 XW-IMU5251 均可用于人形機器人領域。在民用領域，公司的 IMU 產品可以在人形機器人、電子交通、汽車安全、自動駕駛、自動控制等領域進行應用。受益于市場需求的牽引，IMU 產品未來具有較大的增長空間。圖圖43 星網宇達主要產品星網宇達主要產品 資料來源：星網宇達官網，海通證券研究所 圖圖44 星網宇達星網宇達 IMU 產品產品 資料來源：星網宇達官網，海通證券研究所 風險提示：風險提示：技術進步不及預期，市場開拓不及預期，宏觀環境變化

83、等?？邓固乜邓固?康斯特是一家集機電一體化、軟件算法開發、精密制造于一體的高端檢測儀器儀表企業，主營業務為數字檢測儀器儀表產品研發、生產與銷售，輔助檢測數字化平臺，已為全球用戶提供高性能及高可靠性的壓力、過程信號、溫濕度檢測產品解決方案，幫助用戶實現對產品、技術、工藝參數的驗證與分析?？邓固刂饕獧z測產品包括數字壓力表、智能壓力校驗儀、全自動壓力校驗儀、智能壓力發生器、智能壓力控制器、壓力校驗器、行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 26 智能干體爐、智能測溫儀、智能精密恒溫槽、智能精密檢定爐、溫濕度自動檢定系統、智能過程校驗儀、高精度數字萬用表等專業解決方案。前瞻布局前

84、瞻布局 MEMS 傳感器。傳感器。目前，康斯特正逐步橫向拓展其他品類的高附加值校準測試產品、縱向延伸高端壓力傳感器垂直產業、協同搭建數字化平臺，不斷延伸完善應用場景以滿足用戶多樣化需求。2019 年 3 月，康迪特發布關于擬建生產項目優化調整為 MEMS 傳感器垂直產業智能制造項目的公告，擬投資 2.1 億元建設 3 條 MEMS傳感器垂直產業智能制造項目，預計年產 30 萬只壓力傳感器芯體，繼續深度加工成 10萬只壓力傳感器和 20 萬臺壓力變送器。風險提示：風險提示：技術進步不及預期，市場開拓不及預期，項目達產進度不及預期，宏觀環境變化等。4.投資建議投資建議 傳感器對于人形機器人至關重要

85、，是人形機器人實現具身智能的重要核心零部件之一，國內廠商和海外巨頭仍具有較大差距。目前布局量產六維力傳感器上市公司較少，建議關注：柯力傳感、昊志機電、東華測試等，非上市公司建議關注：宇立儀器、坤維科技、藍點觸控、鑫精誠、海伯森等。MEMS 傳感器布局上市公司較多，建議關注：芯動聯科、敏芯股份、星網宇達、康斯特等。5.風險提示風險提示 技術迭代風險：技術迭代風險：1）傳感器行業的技術更新迅速，企業需不斷投入研發以維持技術領先，否則可能面臨產品過時和市場份額喪失的風險。2）人形機器人技術路線多種，對各類傳感器需求量隨時可能發生變化，進而影響各類傳感器未來需求量。市場競爭加?。菏袌龈偁幖觿。弘S著行業

86、壁壘降低，新進入者可能加劇市場競爭，對現有企業的盈利能力構成挑戰。人形機器人產業化進度不及預期：人形機器人產業化進度不及預期：人形機器人若產業化進度低于預期，影響各類傳感器需求量。宏觀經濟波動風險：宏觀經濟波動風險：全球經濟波動可能影響制造業和消費市場的需求，從而對傳感器行業產生間接影響。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 27 信息披露信息披露 分析師聲明分析師聲明 趙玥煒 機械行業 毛冠錦 機械行業 本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格，以勤勉的職業態度，獨立、客觀地出具本報告。本報告所采用的數據和信息均來自市場公開信息，本人不保證該等信息的準確性或完

87、整性。分析邏輯基于作者的職業理解，清晰準確地反映了作者的研究觀點，結論不受任何第三方的授意或影響，特此聲明。分析師負責的股票研究范圍分析師負責的股票研究范圍 重點研究上市公司：銀都股份,杭可科技,科達制造,杭氧股份,先導智能,聯贏激光,杰瑞股份,華測檢測,雙環傳動,石化機械,道森股份,海目星,宏華數科,濤濤車業 投資投資評級評級說明說明 1.投資評級的比較和評級標準：投資評級的比較和評級標準：以報告發布后的 6 個月內的市場表現為比較標準，報告發布日后 6 個月內的公司股價（或行業指數）的漲跌幅相對同期市場基準指數的漲跌幅；2.市場基準指數的比較市場基準指數的比較標準：標準：A 股市場以海通綜

88、指為基準；香港市場以恒生指數為基準；美國市場以標普 500 或納斯達克綜合指數為基準。類類 別別 評評 級級 說說 明明 股票投資評股票投資評級級 優于大市 預期個股相對基準指數漲幅在 10%以上；中性 預期個股相對基準指數漲幅介于-10%與 10%之間；弱于大市 預期個股相對基準指數漲幅低于-10%及以下；無評級 對于個股未來 6 個月市場表現與基準指數相比無明確觀點。行業投資評行業投資評級級 優于大市 預期行業整體回報高于基準指數整體水平 10%以上；中性 預期行業整體回報介于基準指數整體水平-10%與 10%之間；弱于大市 預期行業整體回報低于基準指數整體水平-10%以下。法律聲明法律聲

89、明 。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。在任何情況下，本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議。在任何情況下，本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷，本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可能會波動。在不同時期，本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告。市場有風險，投資需謹慎。本報告所載的信息、材料及結論只提供特定客戶作參考，不構成投資建議，也沒有考慮到個別客戶特殊的投資目標、財務狀況或需要?？蛻魬紤]本報告中的任何意見或建議是否符合其特定狀況。在法律許可的情況下，海通證券及其所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券并進行交易，還可能為這些公司提供投資銀行服務或其他服務。本報告僅向特定客戶傳送，未經海通證券研究所書面授權，本研究報告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷貝、復印件或復制品，或再次分發給任何其他人，或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。所有本報告中使用的商標、服務標記及標記均為本公司的商標、服務標記及標記。如欲引用或轉載本文內容，務必聯絡海通證券研究所并獲得許可，并需注明出處為海通證券研究所，且不得對本文進行有悖原意的引用和刪改。根據中國證監會核發的經營證券業務許可，海通證券股份有限公司的經營范圍包括證券投資咨詢業務。