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1、 敬請閱讀末頁之重要聲明 傳感器傳感器：人形人形機器人機器人與外界互動與外界互動核心零部件核心零部件 相關研究：相關研究：1.20240418湘財證券-機械行業-以舊換新方案最新解讀，工業機器人有望受益2024.04.18 2.20250225湘財證券-機械行業-Grok3大模型發布，助力人形機器人產業化落地2025.02.25 行業行業評級：評級：增持增持（維持）（維持）近十二個月行業近十二個月行業表現表現%1 個月 3 個月 12 個月 相對收益-12.2 18.8 42.9 絕對收益-13.6 16.7 53.5 注：相對收益與滬深 300 相比 分析師：分析師：軒鵬程 證書編號：證書編

2、號：S0500521070003 Tel：(8621)50295321 Email： 聯系人聯系人：汪煒 Tel：(8621)50299604 Email： 地址：地址：上海市浦東新區銀城路88號中國人壽金融中心10樓 核心要點：核心要點：關注人形機器人傳感器三大細分方向：力覺關注人形機器人傳感器三大細分方向：力覺、觸覺觸覺和視覺和視覺 人形機器人智能化的關鍵在于感知能力的增強，而傳感器作為感知的核心部件，起著至關重要的作用。對于人形機器人而言，其主要感知維度包括力覺、觸覺、視覺等三大方面。根據我們測算，特斯拉人形機器人 BOM 成本中，零部件價值量占比按高低排列分別為：傳感器、電機、諧波減速

3、器、絲杠，傳感器價值量占比約為 33.4%，占比較高。綜合考慮產品技術壁壘、行業競爭格局等，我們認為力覺、觸覺和視覺是未來人形機器人傳感器領域最具發展潛力和值得關注的三大細分方向。力力覺覺-高壁壘、高價值高壁壘、高價值量量，人形人形機器人靈活操作的機器人靈活操作的關鍵關鍵 人形機器人領域，柔性力控是關鍵，而力傳感器作為核心零部件，發揮著至關重要的作用。力傳感器依據測量維度，可劃分為一維至六維等多種類型。預計機器人力控的最佳方案為，每個關節使用 1 個力傳感器，其中旋轉關節使用扭矩傳感器，線性關節使用單向力傳感器，機器人的手腕、腳踝各 2 個六維力傳感器。六維力傳感器在機器人領域的應用廣泛，但目

4、前受限于價格因素，其應用范圍受到一定限制。盡管國產廠商如坤維科技、藍點觸控等在六維力傳感器領域取得一定進展，但與外資主流傳感器相比，仍存在差距，主要體現在靈敏度、串擾、抗過載能力以及維間耦合誤差等方面。隨著技術進步以及人形機器人量產帶來的降本需求，六維力傳感器市場有望迎來快速增長。據睿工業數據，預計到 2030 年，六維力傳感器出貨量將達到 119.54 萬臺，市場規模將達到 143.31 億元。觸覺觸覺-電子皮膚電子皮膚具備物理柔性與仿生特性具備物理柔性與仿生特性，人形人形機器人智能交互的核心機器人智能交互的核心 電子皮膚是一種兼具物理柔性和仿生特性的新型柔性電子器件，能夠精準模擬人類觸覺感

5、知功能，制備柔性觸覺傳感器的關鍵在于材料、結構和制造工藝。柔性觸覺傳感器在消費電子、醫療、汽車、機器人等領域展現出廣闊的應用前景，未來人形機器人有望成為新的增長點。目前全球柔性觸覺傳感器市場主要由外資品牌主導，行業集中度較高，華經產業研究院預計 2023 年全球柔性觸覺傳感器市場的 CR5 為 57.10%，但國內企業如紐迪瑞、漢威科技、鈦深科技等也逐漸嶄露頭角，并在國際市場上展現出較強的競爭力。視視覺覺-環境感知的環境感知的“眼睛眼睛”，人形人形機器人機器人感知世界的窗口感知世界的窗口 3D 視覺傳感器憑借精度高、信息量大、集成度高的優勢，特別適合復雜和精密的識別場景，更有可能成為未來人形機

6、器人的主流視覺方案。目前主流機器人廠商在視覺方案領域各不相同，尚處于前期階段，如波士 頓動力 Atlas、特斯拉 Optimus、小米 CyberOne、優必選 Walkers X 選擇方案分別為 TOF 深度相機方案、多目攝像頭、深度視覺模組和多目視覺傳感器四類不同方案，產業方案尚未形成統一。全球 3D 視覺傳感器市場正迎來快速增長期，據觀研天下數據，預計到 2025 年市場有望達 150億美元。海外頭部廠商占據先發優勢，但國內廠商如奧比中光等正通過多技術布局和芯片自研逐漸打開市場，并在部分技術指標上逐漸接近海外龍頭廠商。-40%-20%0%20%40%60%80%100%24/0424/0

7、624/0824/1024/1225/02機器人(申萬)滬深300證券研究報告證券研究報告 20202 25 5 年年 0 03 3 月月 3131 日日 湘財證券研究所湘財證券研究所 行業行業研究研究 機器人機器人行業深度行業深度 敬請閱讀末頁之重要聲明 投資建議投資建議 視覺、力覺和觸覺傳感器是人形機器人的核心部件，其成本占比較高，它們使機器人能夠感知環境、實現精準操作與智能交互，對提升機器人智能化水平具有重要意義。隨著人形機器人技術的發展，傳感器需求持續攀升，展現出巨大的市場潛力。目前，全球傳感器市場主要由外資品牌主導，但國內企業正逐漸嶄露頭角，通過不斷的技術創新，在部分技術指標上逐漸接

8、近海外龍頭廠商，并在國內市場上展現出較強的競爭力。隨著人形機器人技術的不斷成熟和應用場景的拓展，視覺、力覺和觸覺傳感器的需求有望迎來大幅增長，相關產業鏈標的有望受益，因此我們對機器人行業維持“增持”評級。風險提示風險提示 機器人銷量不及預期。產品技術突破受阻風險。行業競爭風險。傳感器技術發展不及預期的風險。宏觀經濟波動風險。yWjVrRoRvNzQnQtNbR9R9PnPpPpNnQiNmMqMiNoOoP7NoOzQvPoMuMvPoMsM 1 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 正文目錄 1 傳感器是人形機器人關節核心零部件.3 1.1 傳感器是人形機器人與外部環境交互的關鍵紐帶.3 1.2

9、 傳感器是機器人感知系統核心，價值量占比較高.4 2 力控：機器人力控必不可少，力傳感器為核心零部件.5 2.1 力控為機器人運動的核心.5 2.2 六維力傳感器是人形機器人實現智能化控制重要傳感器.6 2.3 六維力傳感器性能優異，但技術壁壘較高.8 2.4 六維力傳感器國產廠商入局者增加，市場空間有望實現快速增長.11 3 觸覺：賦予人形機器人敏銳的“觸感”.13 3.1 電子皮膚概述和技術分類.13 3.2 制備柔性觸覺傳感器核心：材料和結構以及制造工藝.16 3.3 觸覺傳感器廠商梳理.20 4 視覺：使得機器人能夠通過眼睛捕捉信息.21 4.1 視覺概述和技術分類.21 4.2 人形

10、機器人的主流方案為 3D 視覺，未來空間較大.24 4.3 海外廠商地位領先，國產逐漸打開市場.26 5 投資建議.27 6 風險提示.27 圖表目錄 圖 1 人形機器人三大核心能力.3 圖 2 人形機器人傳感器分類.3 圖 3 阻抗控制方法.5 圖 4 力控方法（混合控制）.5 圖 5 力傳感器示意圖.6 圖 6 六維力和力矩傳感器示意圖.7 圖 7 力傳感器在人形機器人中的應用.7 圖 8 硅/箔電阻應變式傳感器具有更強的綜合性能.8 圖 9 一維和六維標定區別.10 圖 10 全球力/力矩傳感器主流廠商.11 圖 11 國內六維力傳感器公司對比.11 圖 12 2023 年中國六維傳感器

11、營廠商營收份額排名.12 圖 13 2023 年六維傳感器內外資占比.12 圖 14 2020-2030 年中國六維力傳感器市場出貨量.12 圖 15 2020-2030 年中國六維力傳感器市場銷售規模.12 圖 16 2023 年六維力傳感器分行業市場份額.13 圖 17 人體皮膚和電子皮膚對比.13 圖 18 電子皮膚分層.14 圖 19 電子皮膚工作原理.15 2 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 圖 20 觸覺傳感器在汽車領域應用.16 圖 21 觸覺傳感器在機器人領域應用.16 圖 22 電子柔性傳感器結構和表征.18 圖 23 MCNF 柔性壓力傳感器的制備工藝（溶液澆鑄法）.19

12、 圖 24 全球柔性觸覺傳感器市場份額.20 圖 25 雙目立體視覺原理和結構.23 圖 26 結構光技術原理圖.24 圖 27 人形機器人企業視覺方案對比.25 圖 28 全球 3D 視覺感知市場規模(單位：億美元).25 表 1 測算傳感器在人形機器人中成本占比約為 33.4%.4 表 2 不同類型六維力傳感器介紹.7 表 3 六維力傳感器核心指標.8 表 4 不同彈體結構的力/力傳感器特性比較.10 表 5 觸覺傳感器比較.15 表 6 基底層材料分類.16 表 7 電極層材料分類.17 表 8 活性層材料分類.18 表 9 國內供應商柔性觸覺傳感器產品布局.20 表 10 機器視覺化

13、2D 和 3D 技術對比.21 表 11 主流 3D 感知技術對比.22 表 12 dToF 和 iToF 對比.23 表 13 主流視覺傳感器廠商梳理.26 3 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 1 傳感器傳感器是是人形人形機器人關節核心零部件機器人關節核心零部件 1.1 傳感器是傳感器是人形人形機器人與外部環境交互的關鍵紐帶機器人與外部環境交互的關鍵紐帶 人形機器人包含人機交互、環境感知、運動控制三大核心能力，人形機器人包含人機交互、環境感知、運動控制三大核心能力，使得它們使得它們像人一樣像人一樣具有具有感知、學習和與環境感知、學習和與環境 動態交互的能力動態交互的能力。人形機器人通過配備

14、多種傳感器來實現對外部環境的感知和自身狀態的監測，從而完成復雜的交互與操作任務。這些傳感器包括視覺傳感器（如攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、紅外傳感器等）、聽覺傳感器（如麥克風）、嗅覺傳感器（如氣味傳感器）以及觸覺傳感器（如力傳感器）。通過這些傳感器的協同作用，人形機器人能夠準確感知和分析周圍環境，并做出相應的反應。根據功能，人形機器人的傳感器可分為內部傳感器和外部傳感器。根據功能，人形機器人的傳感器可分為內部傳感器和外部傳感器。內部傳感器主要用于檢測機器人自身的狀態，如位置、角度、速度和力矩等，常見的包括位置傳感器、速度傳感器、慣性測量單元（IMU）以及力/力矩傳感器。這些傳感器幫助機器人實時

15、了解自身的運動狀態和力學特性，從而實現精確的控制和調整。外部傳感器則通過視覺、聽覺、觸覺等系統與外界交互，感知環境信息。例如，視覺傳感器（如攝像頭、激光雷達、3D 視覺傳感器）用于環境感知、物體識別和導航；觸覺傳感器（如電子皮膚、電容式傳感器）用于感知接觸物體的形狀、硬度和壓力；力/力矩傳感器則用于感知交互時的力度和力矩。這些傳感器使機器人能夠感知和理解周圍環境，從而做出相應的反應和決策。圖圖 1 人形機器人三大核心能力人形機器人三大核心能力 圖圖 2 人形機器人傳感器分類人形機器人傳感器分類 資料來源：未來智庫、湘財證券研究所 資料來源：中國傳動網、湘財證券研究所 4 行業研究 敬請閱讀末頁

16、之重要聲明 1.2 傳感器是機器人感知系統核心，價值量占比較高傳感器是機器人感知系統核心，價值量占比較高 特斯拉人形機器人特斯拉人形機器人 BOM 成本中，傳感器價值量占比成本中，傳感器價值量占比約約為為 33.4%。根據我們測算，特斯拉人形機器人 BOM 成本大約為 49719 美元。其中，關節的 BOM 成本大約為 34719 美元，占總成本的 69.8%。在特斯拉人形機器人 BOM 成本中，除開軟件系統（FSD），零部件價值量占比按高低排列分別為：傳感器、電機、諧波減速器、絲杠，傳感器價值量占比約為 33.4%。表表 1 測算測算傳感器傳感器在在人形人形機器人中成本占比機器人中成本占比約

17、為約為 33.4%部位部位 零件零件 單價單價（美元）（美元）數量數量 總價總價 占比占比 軀干 電池包 460 1 460 0.93%旋轉執行器 諧波減速器 233 14 3262 6.56%機械離合器 180 14 2520 5.07%滾珠軸承 7 28 202 0.41%直線執行器 滾柱絲桿（反向、行星）86 28 2400 4.83%編碼器 編碼器 71 40 2856 5.74%電機 無框力矩電機 143 28 4001 8.05%空心杯電機 129 12 1543 3.10%傳感器 力學傳感器 71 14 1000 2.01%力矩傳感器 143 14 2001 4.02%位置傳感器

18、 71 44 3124 6.28%六維傳感器 2143 4 8572 17.24%觸覺傳感器 30 14 420 0.84%計算盒子 1500 1 1500 3.02%攝像頭模組 毫米波雷達 軟件系統 FSD 15000 1 15000 30.17%外殼架構件 合金、碳纖維 26 33 858 1.73%總計 49719 100%資料來源：新浪財經、蓋德化工網、1688 網、中國能源網、湘財證券研究所 5 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 2 力控：力控：機器人力控機器人力控必不可少必不可少，力傳感器為核心零部件，力傳感器為核心零部件 2.1 力控為機器人運動的核心力控為機器人運動的核心 力控

19、的基本原理在于通過傳感器實時檢測機器人與環境之間的接觸力或力控的基本原理在于通過傳感器實時檢測機器人與環境之間的接觸力或力矩，并將測量到的力信號反饋給控制系統，作為控制算法的輸入。力矩，并將測量到的力信號反饋給控制系統，作為控制算法的輸入。根據預設的控制策略（如阻抗控制、混合控制），系統調整機器人的運動軌跡或輸出力，以實現對接觸力的精確調節。最終，通過執行器（如電機或液壓系統）實現機器人的運動調整，確保其與環境之間的相互作用力符合預期。這一過程涵蓋了力感知、力反饋、力調節和運動執行四個關鍵環節，使機器人能夠適應復雜、動態的工作環境，并完成高精度、高靈活性的操作任務。圖圖 3 阻抗控制阻抗控制方

20、法方法 圖圖 4 力控方法（力控方法（混合控制混合控制）資料來源：機器人的力控制技術研究及應用進展 趙宗圣、湘財證券研究所 資料來源：機器人的力控制技術研究及應用進展趙宗圣、湘財證券研究所 在現代機器人技術中，力控（在現代機器人技術中，力控（Force Control）是實現機器人精確運動和）是實現機器人精確運動和執行復雜任務的核心技術之一。執行復雜任務的核心技術之一。與傳統的基于位置控制的機器人運動方式不同，力控通過感知和調節機器人與環境之間的相互作用力，使機器人能夠適應復雜、動態的工作環境，并完成高精度、高靈活性的操作任務。力控技術的應用范圍廣泛，涵蓋了工業裝配、醫療手術、人機交互、服務機

21、器人等多個領域。6 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 2.2 六維力傳感器是六維力傳感器是人形人形機器人實現智能化控制重要傳感機器人實現智能化控制重要傳感器器 根據測量維度，力傳感器可分為一維、三維和六維力傳感器，其中六維力根據測量維度，力傳感器可分為一維、三維和六維力傳感器，其中六維力傳感器最為復雜。傳感器最為復雜。一維力傳感器適用于力的方向和作用點固定不變的場景，其測量的力方向與標定的 OZ 軸完全重合。三維力傳感器則適用于力的方向在三維空間中隨機變化，但作用點保持不變且與傳感器標定參考點重合的場景，能夠同時測量 Fx、Fy、Fz 三個分力。六維力傳感器功能最為強大，適用于力的方向和作用點

22、均在三維空間內隨機變化的復雜場景，可同時測量 Fx、Fy、Fz 三個力分量和 Mx、My、Mz 三個力矩分量。這三種力傳感器分別適用于不同的應用場景，滿足不同需求。圖圖 5 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、湘財證券研究所 力矩傳感器可為機械臂提供實時力力矩傳感器可為機械臂提供實時力和力矩，人形機器人對柔順控制要求和力矩，人形機器人對柔順控制要求高的手腕和腳踝或將使用六維力矩傳感器。高的手腕和腳踝或將使用六維力矩傳感器。力矩傳感器是機械臂的關鍵部件之一，可為機械臂提供實時力和力矩信息。力矩傳感器可實現機械臂對操作對象的力感知，從而協助機械臂完成精細和智能的操作任務。六維力

23、矩傳感器主要用在對柔順控制要求高的手腕和腳踝。六維力傳感器也被稱為六軸力/力矩傳感器、F/T 傳感器，用于精確測量 X、Y、Z 三個方向的力信息和 Mx、My、Mz 三個維度的力矩信息。人形機器人中，對柔順控制要求高的手腕和腳踝或將使用六維力矩傳感器，而身體的其他關節將使用關節扭矩傳感器（單維）。7 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 圖圖 6 6 六維力和力矩傳感器示意圖六維力和力矩傳感器示意圖 圖圖 7 7 力傳感器在人形機器人中的應用力傳感器在人形機器人中的應用 資料來源：ATI 工業自動化、湘財證券研究所 資料來源：高工機器人、湘財證券研究所 根據敏感元件的種類，多維力矩傳感器可以分為電

24、阻應變式、壓電式、電根據敏感元件的種類，多維力矩傳感器可以分為電阻應變式、壓電式、電容式和光學式等多種類型。容式和光學式等多種類型。其中，電阻應變式傳感器是目前最為成熟的技術路線，廣泛應用于市場。應變式傳感器利用電阻應變片將物體受力變形產生的應變轉換為電阻變化，進而實現力的測量。這種傳感器具有高靈敏度、大測量范圍和良好的可靠性，適用于多種工業和機器人應用場景。壓電式傳感器則基于壓電效應，通過壓電材料受力后產生的電荷來測量力和力矩。其優點是頻帶寬、靈敏度高，但輸出直流響應較差，需要高輸入阻抗電路或電荷放大器。電容式傳感器具有非接觸式結構，成本較低，但動態特性可能受限于電容充放電速度，且剛度較低，

25、不適合承受極端載荷。光學式傳感器則利用光信號的變化來測量力，具有良好的動態特性，但成本較高。在實際應用中，應變式六維力傳感器因其成熟的技術和綜合性能優勢，成為目前市場的主流選擇。表表 2 不同類型六維力傳感器介紹不同類型六維力傳感器介紹 傳感器元件類型傳感器元件類型 原理及特點原理及特點 優點優點 缺點缺點 代表企業代表企業 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 1.精度高、技術成熟、2.測量范圍廣、成本低 1.生產工藝復雜 2.金屬箔式應變計輸出微弱 ATI、宇立儀器、坤維科技、鑫精誠、藍點觸控、海伯森、神源生智能等 光學式 通過光纖、光柵反映形變

26、，再轉化成力 1.可靠性高 2.測量范圍廣 3.抗電磁干擾能力強 1.對測試環境要求高 2.剛性偏弱 OnRobot、松果體、華力創等 壓電/電容式 電容是通過極距的變化導致電壓變化;壓電是通過形變改 變電荷 1.高靈敏度和高分辨率 2.頻率范圍寬，結構簡單 3.環境適用性強 1.調理電路復雜 2.信號漂移難以抑制 Robotiq、Robotous、WACOH-TECH、Kistler 等 資料來源：高工機器人、湘財證券研究所 硅硅/金屬箔電阻應變傳感器性能更優秀金屬箔電阻應變傳感器性能更優秀，后續有望在人形機器人領域推廣，后續有望在人形機器人領域推廣。8 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 經

27、過對不同類型的力矩傳感器在穩定性、剛度、動態特性、成本與信噪比五個維度的綜合比較，硅/金屬箔電阻應變式傳感器在穩定性、剛度以及信噪比等方面展現出顯著優勢，后續有望在人形機器人領域推廣。圖圖 8 硅硅/箔電阻應變式傳感器具有更強的綜合性能箔電阻應變式傳感器具有更強的綜合性能 資料來源：高工機器人、湘財證券研究所 2.3 六維力傳感器六維力傳感器性能優異，但性能優異，但技術壁壘較高技術壁壘較高 六維六維力傳感器的主要性能參數包括量程、過載能力、分辨率、力傳感器的主要性能參數包括量程、過載能力、分辨率、重復重復精度、精度、串擾、準度等。串擾、準度等。量程指的是傳感器能夠測量的最小值到最大值的范圍，它

28、直接決定了傳感器在實際應用中能夠處理的力的大小。而過載能力則表示傳感器在超出其額定量程時仍能正常工作的能力，這在實際使用中可以有效防止傳感器因意外過載而損壞。分辨率是指傳感器能夠檢測到的最小力變化，它決定了傳感器對微小信號的敏感程度。重復精度則反映了傳感器在多次測量相同力時結果的一致性，是衡量傳感器穩定性和可靠性的重要指標。串擾是指當傳感器在某一維度上受到力作用時，其他維度上可能出現的干擾信號，它影響傳感器測量結果的準確性。準度則是衡量傳感器測量結果與真實值接近程度的指標，它綜合反映了傳感器的線性度、滯后性、蠕變等誤差因素，是評價傳感器整體性能的核心指標。表表 3 六維力傳感器核心指標六維力傳

29、感器核心指標 指標名稱指標名稱 衡量維度衡量維度 備注備注 量程 傳感器能夠測量的最大力量和力矩的范圍 選擇傳感器時，需要確保其量程能夠覆蓋預期的最大力量和力矩 過載能力 傳感器能夠承受的最大力量和力矩超過其額定量程的程度，而不會導致傳感器損壞或性能下降 過載能力對于確保傳感器在意外或極端條件下的耐用性非常重要 分辨率 分辨率是傳感器能夠檢測的最小力量或力矩變化 對于需要精細力控制的應用，高分辨率的傳感器是必要的 9 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 重復精度 傳感器在多次測量同一值時的一致性 高重復精度意味著傳感器在連續測量中提供的結果更加穩定和可靠 串擾 衡量傳感器不同方向的力間的耦合干擾

30、，是反映六維力傳感器制造、標定水平的核心指標之一 低串擾意味著傳感器在測量時各方向之間的干擾較小，這對于精確測量至關重要 準度 準度是傳感器測量值與實際值之間的差異的綜合體現，包括了滯后、線性度和蠕變等誤差因素。高準度的傳感器能夠提供更接近真實值的測量結果，是評價傳感器性能的關鍵指標 資料來源：中國傳動網、湘財證券研究所 六維力傳感器相較于一維和三維力傳感器，具有顯著的優勢。六維力傳感器相較于一維和三維力傳感器，具有顯著的優勢。首先，六維力傳感器在結構設計上更為緊湊，體積更小。一個六維力傳感器所需的空間遠小于六個一維力傳感器組合的空間，能夠更好地適配機器人關節等狹小空間，從而降低機器人結構設計

31、的難度。此外，六維力傳感器在信號同步性方面也表現出色。由于其能夠同時解算出三個方向的力和力矩，不存在傳感器間相互作用的問題，因此協調同步性大大提高，避免了多個一維力傳感器組合可能出現的信號不同步現象。最后若采用多個一維力傳感器組合解耦，其耦合誤差比六維傳感器更高，這將嚴重影響測量的準確性。六維力傳感器的技術壁壘：彈性體結構（耦合）設計、標定校準、解耦算六維力傳感器的技術壁壘：彈性體結構（耦合）設計、標定校準、解耦算法。法。彈性體結構需在剛性、靈敏度和小型化之間平衡，以抑制各軸間的相互干擾。標定過程復雜，樣本點數量呈指數級增長，且標定設備成本高、精度要求高。數據采集需處理多通道信號，解決溫漂、蠕

32、變等問題，對實時性和準確性要求高。解耦算法方面，非線性力學特征顯著，需采用高精度的非線性解耦算法，同時對訓練樣本和模型模擬能力要求極高。這些壁壘使得六維力傳感器的研發和生產難度大，但也為其高精度測量應用提供了獨特優勢。在六維力傳感器的研究中，在六維力傳感器的研究中，彈性體彈性體結構設計結構設計（耦合）（耦合）是核心問題。是核心問題。傳感器的結構設計受到其應用場合的限制，而力敏感元件的形式和布置方式將直接影響傳感器的靈敏度、剛度、線性度、動態性能以及維間耦合等關鍵性能參數，從而在很大程度上決定了傳感器的整體性能。從現有研究成果來看，六維力/力矩傳感器的結構主要分為一體化結構和斯圖爾特（Stewa

33、rt）并聯結構兩種。一體化結構的六維力傳感器包括豎梁式、橫梁式、復合梁式和圓筒式等多種形式。其中，十字型彈性體結構由于其良好的對稱性，能夠兼顧橫向和豎向的應變效果，且十字梁與輪緣之間采用柔性連接，從而簡化了力學模型，實際使用效果較好，被廣泛應用。10 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 表表 4 不同彈體結構的力不同彈體結構的力/力傳感器特性比較力傳感器特性比較 機械結構機械結構 優點優點 缺點缺點 豎梁 承載能力強,結構簡單,橫 向效應和抗沖擊性能好 縱向靈敏度低,維間耦合差 圓筒式彈性梁 耦合小 剛度差 十字彈性梁 高對稱性,結構緊湊,剛度大,易加工,由于柔性連接簡化了力學模型 存在維間耦合

34、和徑向效應 非徑向梁式 剛度大 輸出為強非線性 復合梁型 可實現無耦合測量 結構復雜,受加工和裝配 精度的影響大 Stewart 并聯結構 剛度大,穩定性好,負載能大 較難實現力和力矩的各向較難實現力和力矩的各向 資料來源：多維力傳感器的靜動態性能研究付立悅、湘財證券研究所 六維力傳感器的標定精度是其技術壁壘之一。六維力傳感器的標定精度是其技術壁壘之一。標定是建立傳感器原始信號與受力之間映射關系的核心環節，通過標定實驗數據獲得輸入量（六維力向量）與輸出量（輸出電壓）之間的關系，并為耦合誤差模型和解耦算法提供依據。六維力傳感器具有顯著的非線性特性，采用六維聯合加載標定（三維力和三維力矩同時加載）

35、可更接近真實使用情況，考察其多維載荷下的非線性特性，優化傳感器結構和解耦算法。例如，一維傳感器標定僅需 9 個樣本點，而六維傳感器每個維度取 9 個樣本點時，樣本空間達 531441 個樣本點，復雜度大幅提升。圖圖 9 一維和六維標定區別一維和六維標定區別 資料來源：坤維科技、湘財證券研究所 六維力傳感器的解耦算法是應對耦合誤差的關鍵技術。六維力傳感器的解耦算法是應對耦合誤差的關鍵技術。耦合誤差的產生與機械結構、加工誤差、應變片粘貼位置及標定方式密切相關。解耦方法主要分為結構解耦和軟件解耦。結構解耦通過優化設計和材料減少誤差，但會增加制造難度和成本；軟件解耦則通過算法推導輸入輸出關系，成本低但

36、計算復 11 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 雜，易受病態矩陣影響，精度受限。常用的軟件解耦方法包括線性解耦（如最小二乘法）和非線性解耦（如機器學習算法，包括 BP 神經網絡、隨機森林等）。2.4 六維力傳感器六維力傳感器國產廠商入局者增加，市場空間國產廠商入局者增加，市場空間有望實有望實現快速增長現快速增長 中國六維力中國六維力(矩矩)傳感器市場近年入局者逐年增加，但受限于該領域高技術傳感器市場近年入局者逐年增加，但受限于該領域高技術壁壘，具備批量化產品供應能力廠商依然偏少。壁壘，具備批量化產品供應能力廠商依然偏少。我國力矩傳感器行業仍處在初期階段，競爭格局較為分散。相比于單軸傳感器，六維

37、力矩傳感器生產技術和流程較為復雜，具有較高的技術壁壘，目前我國參與企業主要有昊志機電、宇力儀器(未上市，ABB、安川、KUKA 等的合作供應商)、以及坤維科技(未上市，與節卡、遨博等國內協作機器人著名廠商開展深度合作)、安培龍、柯力傳感等。圖圖 1010 全球力全球力/力矩傳感器主流廠商力矩傳感器主流廠商 圖圖 1111 國內六維力傳感器公司對比國內六維力傳感器公司對比 資料來源：高工機器人、湘財證券研究所 資料來源：Wind、高工機器人、湘財證券研究所 2023 年中國六維力傳感器市場集中度較高，年中國六維力傳感器市場集中度較高，外資外資廠商占據接近廠商占據接近 70%的市的市場份額。場份額

38、。在國產廠商中，宇立儀器、藍點觸控、坤維科技排名靠前，分別位居第二、第四、第五位。然而，目前六維力傳感器行業整體仍以外資品牌為主，外資品牌占比近 70%，在產品和應用上具有較大的先發優勢。不過，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，有望獲得一定的市場份額。12 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 圖圖 1212 20232023 年中年中國六維傳感器營國六維傳感器營廠商營廠商營收收份額份額排名排名 圖圖 1313 20202323 年六維傳感器內外資占比年六維傳感器內外資占比 資料來源：睿工業、湘財證券研究所 資料來源：睿工業、湘財證券研究所 六維傳感

39、器前期發展較為緩慢，六維傳感器前期發展較為緩慢，2027 年后六維年后六維力傳感器市場力傳感器市場有望有望迎來爆迎來爆發式增長發式增長。據睿工業數據，2020-2026 年，六維力傳感器市場發展相對緩慢，應用場景較為有限且價格昂貴，出貨量不足兩萬臺。在這一階段，盡管柔性化生產的需求推動了六維力傳感器出貨量的提升，但整體市場增量較小，價格變化也不明顯。然而，2023 年人形機器人概念的火熱為市場注入了新的活力，吸引了更多廠商入局，產品價格開始出現較大幅度下滑，行業競爭逐漸加劇，廠商們紛紛致力于開發新的應用場景以拓展市場空間。隨后，在 2027-2030 年，六維力傳感器市場迎來了爆發式增長，預計

40、到 2030 年出貨量將達到 119.54 萬臺。這一顯著增長主要得益于人形機器人的規?；涞?，其對六維力傳感器的需求急劇上升。隨著需求的大幅增加，產品生產成本得到有效控制，從而促使六維力傳感器價格明顯下降。受此影響，六維力傳感器市場規模呈現出與出貨量類似的上升曲線，預計到 2030 年將達到 143.31 億元。圖圖 1414 20202020-2032030 0 年中國六維力傳感器市場出貨量年中國六維力傳感器市場出貨量 圖圖 1515 20202020-20302030 年中國六維力傳感器市場銷售年中國六維力傳感器市場銷售規模規模 資料來源：睿工業、湘財證券研究所 資料來源：睿工業、湘財證

41、券研究所 2023 年，六維力傳感器主要應用于工業自動化領域年，六維力傳感器主要應用于工業自動化領域，人形機器人未來有人形機器人未來有望成為六維傳感器最大望成為六維傳感器最大增增長需求。長需求。據睿工業報告，2023 年，六維力傳感器主要應用于工業自動化領域高柔性化產線的需求不斷增長，尤其在機器人打磨0%10%20%30%內資,32.10%外資,67.90%0%50%100%150%200%250%300%0200000400000600000800000100000012000001400000202020222024E2026E2028E2030E出貨量（臺）同比0%50%100%150%

42、200%250%0200040006000800010000120001400016000202020222024E2026E2028E2030E市場規模（百萬元）同比 13 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 和裝配等場景中不可或缺，但受限于工藝，難以大批量使用。汽車領域應用成熟，缺乏新場景，增量有限。人形機器人是六維力傳感器最大增長來源，隨著其量產和應用，六維力傳感器出貨量將大幅提升。此外，軍工、航空航天、醫療等領域對成本敏感度低，價格較高，增量穩定。圖圖 16 2023 年六維力傳感器分行業市場份額年六維力傳感器分行業市場份額 資料來源：睿工業、湘財證券研究所 3 觸覺：賦予觸覺：賦予人形

43、人形機器人敏銳的“觸感”機器人敏銳的“觸感”3.1 電子皮膚概述和技術分類 電子皮膚是一種兼具物理柔性和仿生特性的新型柔性電子器件電子皮膚是一種兼具物理柔性和仿生特性的新型柔性電子器件，能夠精，能夠精準模擬人類觸覺感知功能。準模擬人類觸覺感知功能。人體皮膚的觸覺感知功能極為強大，可感知接觸物體的形狀、尺寸、溫度、質地等多維信息。電子皮膚是通過電學信號的集成與反饋來模擬人體皮膚感受外界刺激（壓力、溫度、濕度）的新型電子器件。電子皮膚作為一種柔性觸覺仿生傳感器已經廣泛地應用于人體生理參數檢測與機器人觸覺感知等領域。圖圖 17 人體皮膚和電子皮膚對比人體皮膚和電子皮膚對比 資料來源：電子工程世界、湘

44、財證券研究所 工業自動化,77.10%汽車,7.50%人形機器人,1.60%其他,13.80%14 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 電子皮膚拆分來看，主要分為基底層、導電層、傳感層。電子皮膚拆分來看，主要分為基底層、導電層、傳感層。電子皮膚的結構主要由以下三層構成：基底層：作為電子皮膚的最內層，基底層通常采用柔性材料制成，旨在?；讓樱鹤鳛殡娮悠つw的最內層，基底層通常采用柔性材料制成，旨在模擬人體皮膚的彈性與柔韌性。擬人體皮膚的彈性與柔韌性。它也被稱為支撐層，主要起到支撐整個電子皮膚結構的作用。導電層：導電層是電子皮膚的關鍵部分，負責傳導電信號。導電層：導電層是電子皮膚的關鍵部分，負責傳導電

45、信號。它通常包含導電材料，如導電石墨或特定的導電聚合物。這些材料能夠檢測并傳輸外界刺激（如壓力、溫度等）引起的電信號變化。導電層的設計和材料選擇對電子皮膚的靈敏度和響應速度有著決定性的影響。傳感層：傳感層位于電子皮膚的中間位置，是核心功能層。傳感層：傳感層位于電子皮膚的中間位置，是核心功能層。它包含大量的傳感元件，能夠精確識別外界的壓力和摩擦力，并將其轉化為電信號輸出。傳感層的性能直接決定了電子皮膚對外界刺激的感知精度，是整個電子皮膚系統的核心部分。圖圖 18 電子皮膚分層電子皮膚分層 資料來源：騰訊網、湘財證券研究所 電子皮膚電子皮膚，使用電子設備將物理信號轉換為電子信號的觸覺模擬，模仿，使

46、用電子設備將物理信號轉換為電子信號的觸覺模擬，模仿人體感知系統，對于未來人工智能和人機交互的發展有著重大意義。人體感知系統，對于未來人工智能和人機交互的發展有著重大意義。以電子科技大學設計的一種基于 PVDF-TrF/TFT/PLLA 結構的可視化電子皮膚器件（VTSES）為例，該器件通過壓電、熱電和介電電容的高度耦合，精確感知外界動態力、靜態力及溫度刺激。該器件具有類人類皮膚的多功能傳感特性及良好的生物相容性。通過自行設計的電路陣列和分析軟件，該電子皮膚可以再現大腦的觸覺信息處理過程，實現對觸碰物體的高分辨率可視化重構功能。15 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 圖圖 19 電子皮膚工作原理

47、電子皮膚工作原理 資料來源：中國聚合物網、湘財證券研究所 電子皮膚主要內部的柔性傳感器是觸覺傳感器的一個子集電子皮膚主要內部的柔性傳感器是觸覺傳感器的一個子集。從原理上，觸覺傳感器可分為壓阻式、電容式、壓電式、電感式和光學式，其中壓阻式、電容式和壓電式最為常用，而光學式則屬于較新穎的技術。觸覺傳感器正逐步模擬生物皮膚的復雜屬性和功能，例如柔性、自愈合能力，以及對細微力、溫度、濕度和物體表面紋理的感知能力。從檢測方法來看機器人的觸覺傳感系統通過與物體的接觸來測量其物理特征，從而實現對周圍環境的感知。表表 5 觸覺傳感器比較觸覺傳感器比較 原理原理 測量參數測量參數 優點優點 缺點缺點 電阻式 電

48、阻值 結構簡單、動態范圍大、制備成本低 易受溫度干擾、遲滯較大 電容式 電容值 靈敏度高、響應速度快、易于陣列化集成 易受周圍導電物體產生邊緣 電容干擾，響應非線性 壓電式 電荷 靈敏度高，響應速度快，對高頻響應有優勢 無 法 測 量 靜 態力，受溫度影響較大 電磁式 磁通量 動態范圍大，可靠性好 易受外界磁場干擾 光電式 光信號 信號不易受干擾，分辨率高響應速度快 功耗較大，光路復雜，無法全柔 性、小型化集成 氣壓式 氣壓 柔軟度高 封裝結構復雜易受損 摩擦電式 電荷 結構簡單，靈敏度高，可以用于滑動檢測 動態范圍小，技術成熟度低 資料來源：傳感器專家網、湘財證券研究所 憑借這些獨特的產品特

49、性，柔性觸覺傳感器在多個領域展現出廣闊的應憑借這些獨特的產品特性，柔性觸覺傳感器在多個領域展現出廣闊的應用前景。用前景。例如，在消費電子領域，可用于耳機、智能穿戴設備等，提升設備的交互體驗；在醫療領域，可用于健康監測設備、假肢等，增強設備的舒適性和功能性；在汽車領域，可用于智能座椅、方向盤檢測等，提升駕駛安全性和舒適性；在機器人領域，可用于靈巧手等部位，使機器人能夠更精準地感知和操 16 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 作物體。這些應用不僅增強了設備的感知能力，還推動了人機交互和環境感知技術的發展。圖圖 2020 觸覺傳感器在汽車領域應用觸覺傳感器在汽車領域應用 圖圖 2121 觸覺傳感器在

50、機器人領域應用觸覺傳感器在機器人領域應用 資料來源：騰訊網、湘財證券研究所 資料來源：騰訊網、湘財證券研究所 3.2 制備柔性觸覺傳感器核心：制備柔性觸覺傳感器核心：材料材料和結構以及和結構以及制造工藝制造工藝 制備柔性觸覺傳感器時，關鍵在于材料制備柔性觸覺傳感器時，關鍵在于材料和結構以及和結構以及制造工藝。制造工藝。材料方面，電子皮膚的構筑材料按其特定功能大致可分為柔性基底層、導電電極層和活性傳感層三大類。材料的柔韌性、可拉伸性、高彈性是制備柔性觸覺傳感器的關鍵，具有優良電學和力學性能的軟體功能材料是觸覺皮膚研究的基礎和核心。多層結構設計有助于提高傳感器的靈敏度、穩定性和可靠性。制造工藝則包

51、括光刻蝕刻、印刷涂覆、模壓成型、集成封裝等步驟，最終形成完整的柔性觸覺傳感器系統。材料和制造工藝共同決定了最后的柔性觸覺傳感器性能?；撞牧希夯撞牧希簽榱藵M足柔性電子設備需求，基底材料需具備良好的拉伸性、為了滿足柔性電子設備需求，基底材料需具備良好的拉伸性、輕薄透明、柔性耐腐蝕等特點。輕薄透明、柔性耐腐蝕等特點。按照結構和物理特性，柔性基底層可分為薄膜類、橡膠類和纖維類三大類。薄膜類基底具有柔韌性好、適形性強、耐久性佳、重量輕、耐磨性好，且器件集成簡單、成本低等優點，已廣泛應用于柔性電子領域，常用材料有聚酰亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。橡膠類材料是最常用的彈性基底，拉伸性能

52、優異，伸長率高，主要包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)(SEBS)，其中 PDMS 還具有透明、生物相容性好等特點。纖維類材料具有多孔透氣、結構柔軟舒適、選材范圍廣、加工簡單、易于表面處理、成本低等優勢，可與織物結合，利于人體穿戴，按照纖維集合體的結構組成，可分為紗線、織物、納米纖維膜等形式。表表 6 基底層材料分類基底層材料分類 材料分類材料分類 特點特點 代表材料代表材料 應用領域應用領域 薄膜類 柔韌性好、適形性強、耐久性佳、重量輕、耐磨性好，聚酰亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯廣泛應用于柔性電子領域，如柔性顯示屏、可穿戴設備等

53、 17 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 且器件集成簡單、成本低(PEN)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)橡膠類 具有優異的拉伸性能，伸長率高，彈性好 聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)(SEBS)電子皮膚、柔性傳感器等，其中PDMS 還具有透明、生物相容性好、耐熱、耐化學腐蝕等特點，適用于生物醫學領域 纖維類 多孔透氣，結構柔軟舒適，選材范圍廣，加工簡單，易于表面處理，成本低，可與織物結合 紗線、織物、納米纖維膜等形式 柔性電子皮膚基底，智能織物等，可用于制備可穿戴設備，提高設備的舒適性和透氣性 資料來源：纖維基自供能電子皮膚的構建及其

54、應用性能研究進展呂曉雙等、湘財證券研究所 電極層材料：電極層是電子皮膚電信號傳輸關鍵部分，其導電性能取決電極層材料：電極層是電子皮膚電信號傳輸關鍵部分，其導電性能取決于材料導電率。于材料導電率。常見導電材料有金屬、無機碳等。金屬材料導電性好且資源豐富，常用的是銀(Ag)和銅(Cu)。但金屬材料硬而脆，不利于制備柔性電子皮膚。不過，銀納米線(AgNWs)和金納米線(AuNWs)等納米金屬材料質量輕、柔軟且導電性能好，是柔性可穿戴設備電極的理想材料。無機碳材料導電性良好，還具備材質輕、比表面積大、環境穩定性強等優點，主要包括炭黑(CB)、碳納米管(CNTs)、石墨烯、還原氧化石墨烯(rGO)。其中

55、，碳納米管是一維碳材料，導電、力學性能優異，載流子遷移率高，且導熱性能良好，在電子皮膚領域前景廣闊。與金屬材料和碳材料相比,導電聚合物本身就具有優良的柔韌性,是制備柔性電子皮膚的重要材料,但導電聚合物的導電性能相對較差。表表 7 電極層材料分類電極層材料分類 導電電極層導電電極層 代表材料代表材料 優點優點 缺點缺點 金屬 Au、Ag、Cu、Al 及其納米線、納米棒等 高導電率、機械穩定性好、易于加工 柔性差、易于氧化和生銹 碳材料 CB、石墨烯、rGO、CNTs 高導電率、納米多孔結構、機械穩定性好 溶液分散性差、結構不易控制 導電聚合物 PEDOT、PEDOT:PSS、PANI、PPy 良

56、好的柔性、易于溶液加工處理 成本高、導電率低、穩定性差 資料來源：纖維基自供能電子皮膚的構建及其應用性能研究進展呂曉雙等、湘財證券研究所 活性層材料：活性層材料：電子皮膚的活性傳感層是其核心組件，能夠感知外界的物電子皮膚的活性傳感層是其核心組件，能夠感知外界的物理機械刺激并轉化為電信號。理機械刺激并轉化為電信號。在仿生電子皮膚中，傳感材料的選擇對器件靈敏度至關重要。根據自供能電子皮膚的傳感原理，活性功能材料主要分為壓電材料和摩擦電材料。壓電材料具有壓電效應，包括壓電陶瓷、壓電聚合物和壓電復合材料。常見的壓電陶瓷有鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、氧化鋅等，這些材料具有高靈敏度、高能量轉化效率、高力學強度和高化

57、學惰性等優點，但存在質地硬且脆、耐久性差、質量較大等缺點，限制了其在柔性電子皮膚中的應用。相比之 18 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 下，摩擦電材料選材范圍廣、電輸出性能好，但在摩擦過程中傳感層易磨損，導致傳感性能不穩定且靈敏度相對較低。材料在摩擦序列表中的位置是摩擦電式電子皮膚選材的重要參考。根據摩擦電序列表及綜合考慮摩擦電極性、柔韌性等因素，PTFE、PVDF 和 PDMS 等吸引電子能力強的材料，常作為摩擦電負極材料使用，而摩擦電正極材料則主要采用聚酰胺 66、金屬材料和乙基纖維素等。表表 8 活性層材料分類活性層材料分類 傳感層傳感層 分類分類 代表材料代表材料 優點優點 缺點缺點

58、 壓電材料 壓電陶瓷 BTO、ZnO、PZT 壓電常數高、強度高、化學惰性 柔性差、硬而脆 壓電聚合物 PVDF、P(VDF-TrFE)柔性好、易于加工 壓電常數小 摩擦電材料 摩擦電正性材料 乙基纖維素、聚酰胺 選材范圍廣、能量轉化效率高 靈敏度低 摩擦電負性材料 PTFE、PVDF PDMS 資料來源：纖維基自供能電子皮膚的構建及其應用性能研究進展呂曉雙等、湘財證券研究 電電子柔性傳感器的結構通常由多層組成，從底層到頂層依次為基底層、子柔性傳感器的結構通常由多層組成，從底層到頂層依次為基底層、介電層、介電層、電極層電極層層和層和活性活性傳感傳感層層。第一層是傳感器的基底，使用的材料包括聚酰

59、亞胺(PI)、聚酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、紙張和可彎曲的玻璃等。第二層是介電層，使用了氧化鋁(AI203)、二氧化硅(SiO2)、聚乙烯醇(PVA)和聚偏二氣乙烯-四氣乙烯(PVDF-TFE)等材料。第三層是傳感器的電極層，包括了金屬薄膜、氧化銦錫(ITO)、石墨烯、氮化鎵銦(EGaln)和納米銀線(AgNWs)等材料，最頂層是活性傳感區。這種多層結構設計有助于提高傳感器的靈敏度、穩定性和可靠性，使其能夠更好地適應各種復雜的環境和應用場景。圖圖 22 電子柔性傳感器結構電子柔性傳感器結構和表征和表征 資料來源：中國傳感器網、湘財證券研究所 19 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 目前

60、目前柔性觸覺傳感器制備工藝柔性觸覺傳感器制備工藝主要有主要有溶液澆鑄法溶液澆鑄法、3D 打印技術打印技術和自和自組組裝裝法。法。溶液澆鑄法是將含有敏感材料和基底材料前體的溶液均勻澆鑄在模具或基底上，通過加熱、固化等處理步驟形成柔性傳感器薄膜。例如，把含有石墨烯和 PDMS 前體的溶液澆鑄在玻璃基底上，經固化后就能得到石墨烯/PDMS柔性傳感器。該方法操作簡單，成本較低，適合大批量生產，但精度相對較低，且對溶液的均勻性要求較高。3D 打印技術利用其高精度成型能力，可直接打印出具有復雜結構的柔性傳感器。如采用導電油墨作為打印材料，在柔性基底上打印出特定的電極圖案和敏感結構，能實現個性化定制的柔性傳

61、感器制備。它優勢在于可實現復雜結構的精確制備，快速成型，但設備成本高，打印材料的選擇相對受限。自組裝技術借助分子間的相互作用力，像氫鍵、靜電作用等，使敏感材料在基底上自組裝形成有序的結構。比如，利用 DNA 分子與金屬納米粒子之間的相互作用，將金屬納米粒子自組裝在柔性基底上，形成具有特殊性能的柔性傳感器。此方法能夠制備出具有特殊性能的傳感器，精度高，但工藝復雜，對環境條件要求苛刻，大規模生產難度較大。MCNF 柔性壓力傳感器的制備工藝屬于溶液澆鑄法。柔性壓力傳感器的制備工藝屬于溶液澆鑄法。其過程如下：首先，采用機械有限元法（FEM）優化微觀結構尺寸參數，通過模擬不同尺寸參數下微觀結構的力學行為

62、，分析對傳感器性能（靈敏度、檢測范圍和穩定性等）的影響，據此調整幾何形狀、尺寸和分布，達到最佳性能指標。接著，使用 PCB基材模壓 MWCNT/PU 導電復合材料制備活性層，將 MWCNT 與 PU 混合均勻后，置于加熱的 PCB 基材上，施加壓力使其緊密結合，形成均勻活性層，其厚度和均勻性可通過模壓工藝參數精確調節。最后，制備叉指電極并將其與活性層結合，叉指電極采用導電性良好的金屬材料，通過光刻等技術制作高精度圖案，與活性層貼合并熱壓處理，形成良好的電氣連接和物理結合，完成傳感器制備。圖圖 23 MCNF 柔性壓力傳感器的制備工藝柔性壓力傳感器的制備工藝（溶液澆鑄法溶液澆鑄法）資料來源：麥姆

63、斯咨詢、湘財證券研究所 20 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 3.3 觸覺傳感器廠商梳理觸覺傳感器廠商梳理 全全球柔性觸覺傳感器市場主要由外資品牌主導，行業集中度較高。球柔性觸覺傳感器市場主要由外資品牌主導，行業集中度較高。根據市場研究數據，2023 年全球柔性觸覺傳感器市場的 CR5（前五大廠商市場占有率）為 57.10%，頭部廠商包括 Novasentis、Tekscan、Japan Display Inc.（JDI）、Baumer 和 Fraba。在國內市場，柔性觸覺傳感器行業近年來發展迅速，部分企業憑借技術研發和市場應用優勢逐漸嶄露頭角。代表企業包括紐迪瑞、漢威科技、鈦深科技等。這些

64、企業不僅在國內市場取得了一定份額，還在國際市場上展現出較強的競爭力。例如，帕西尼感知科技在 2024 年完成了數億元的 A 輪及 A1 輪融資，刷新了全球觸覺傳感器公司的融資紀錄。圖圖 24 全球柔性觸覺傳感器市場份額全球柔性觸覺傳感器市場份額 資料來源：中國傳感器網、湘財證券研究所 國內目前觸覺傳感器技術領先的企業主要為創業公司國內目前觸覺傳感器技術領先的企業主要為創業公司(帕西尼帕西尼感知科技、感知科技、紐紐迪瑞迪瑞科技、科技、鈦深科技、鈦深科技、奧迪威奧迪威),上市公司主要為漢威科技上市公司主要為漢威科技和申昊科技和申昊科技。這些公司在傳感器技術領域各具特色和優勢，涵蓋了多維觸覺、柔性壓

65、力、壓電式等多種傳感器技術，應用領域廣泛，包括消費電子、機器人、汽車、醫療等。隨著相關技術的不斷成熟和市場對智能設備需求的增加，這些公司有望在各自的領域中取得更大的發展，尤其是在人形機器人、智能汽車等新興市場中發揮重要作用。同時，它們也面臨著技術競爭、市場推廣等挑戰，需要不斷加大研發投入，提升產品質量和性能，以保持市場競爭力。表表 9 國內國內供應商柔性觸覺傳感器產品布局供應商柔性觸覺傳感器產品布局 供應商供應商 相關產品相關產品 應用領域應用領域 產品進展產品進展 帕西尼感知科技 多維觸覺傳感器 3C 電子、車機產線、物流倉儲、醫療康養、工業制造、商業服務等 產品已小批量應用于機器人、車機等

66、場景 紐迪瑞科技 柔性壓力傳感器 消費電子、家居家電、汽車、機器人 產品已上市 鈦深科技 柔性離電式傳感技術 醫療、消費電子、機器人及汽車 獲小米長江產業基金投資 CR5,57.10%其他,42.90%21 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 漢威科技 柔性壓力溫度一體化傳感器 消費電子、泛醫療、人形機器人等 子公司能斯達專注柔性微的傳感器研發,與小米、比亞迪、宇樹科技進行技術合作 申昊科技 電子皮膚 機器人 處于小批量適用的階段 奧迪威 壓電式電子皮膚技術 汽車、人形機器人 成立合資子公司奧感微(廣州)科技有限公司,專注新型柔性傳感器的研究、生產、銷售 資料來源：水清木華研究中心、湘財證券研究

67、所 4 視視覺：覺：使得機器人能夠通過使得機器人能夠通過眼睛眼睛捕捉信息捕捉信息 4.1 視覺視覺概述和技術分類概述和技術分類 機器視覺，即視覺傳感器技術，是一種利用機器替代人眼進行視覺識別機器視覺，即視覺傳感器技術，是一種利用機器替代人眼進行視覺識別和判斷的技術。和判斷的技術。在工業生產中，機器視覺的引入主要目的是提高生產效率、降低誤差率、減少成本，并將人力從重復性高或危險的工作環境中解放出來。根據圖像數據的維度，機器視覺在工業中的應用主要分為二維（2D）和三維（3D）兩大類，其核心功能包括物體識別、尺寸測量、精確定位以及質量檢測等。其中，識別功能相對容易實現，而檢測功能則更具挑戰性。二維（

68、二維（2D）技術主要用于獲取平面圖像，三維（）技術主要用于獲取平面圖像，三維（3D）技術能夠提供更全）技術能夠提供更全面的物體信息，并在二維空間內對目標進行定位和識別。面的物體信息，并在二維空間內對目標進行定位和識別。二維（2D）技術主要用于獲取平面圖像，然而，2D 技術無法提供物體的三維信息，例如高度和體積，且對光照條件和物體運動較為敏感，容易受到干擾。相比之下，三維（3D）技術能夠提供更全面的物體信息，并在三維空間內實現目標的精確定位，從而支持更復雜的功能，如人臉識別、三維建模和復雜結構的檢測。盡管3D 技術在數據處理和存儲方面仍面臨一些挑戰，但其在許多應用場景中展現出獨特的優勢，能夠滿足

69、更高精度和更復雜任務的需求。表表 10 機機器器視覺化視覺化 2D 和和 3D 技術技術對比對比 對比指標對比指標 2D2D 3D3D 產品形態 模塊化設備 嵌入式設備 應用場景 一般固定 復雜多變 掃描精度 工業產線范圍內 毫米級別 維度 平面維度 立體維度 技術要求 較低 技術壁壘較高 下游市場 識別、檢測、測量 刷臉、智能機器人 資料來源：奧比中光招股說明書、湘財證券研究所 22 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 按照按照成像原理，成像原理，3D 視覺感知技術可劃分為光學和非光學兩大類。視覺感知技術可劃分為光學和非光學兩大類。其中，光學方法因其技術成熟度高、應用場景廣泛而占據主導地位。非

70、光學方法（雖然在某些特定場景下具有獨特優勢，但整體應用范圍相對較窄。光學類技術涵蓋了飛行時間（ToF）法、結構光法、雙目立體視覺、激光掃描法等多種方法；非光學類技術則包括基于運動的形狀恢復、基于陰影的形狀推斷等。此外，還有一些新興的 Shape-from-X 方法不斷涌現，為 3D 視覺感知技術的拓展提供了更多可能性。表表 11 主流主流 3D 感知技術對比感知技術對比 3D 3D 視覺感知主要技術視覺感知主要技術 最佳測量距離最佳測量距離 分辨率分辨率 測量精度測量精度 主要適用場景主要適用場景 TOF iToF 3.5m 中 近距：中 中距：高 手機前置、后置、掃地機器人、AR/VR、門禁

71、等 dToF 5m 低 近距：低 遠距：高 手機后置、平板后置、掃地機器人等 結構光 5m 高 近距：高 中遠距：低 手機前置、刷臉支付、刷臉門鎖、服務機器人、安防監控、屏下 3D 結構光等 雙目 15m 高 低 汽車側面、室外機器人、智能安 防等 Lidar 200m 低 近距：低 遠距：高 汽車自動駕駛、汽車 ADAS、低速物流車自動駕駛等 工業三維測量 20mm-30m 極高 極高 高精度工業測量，材料、結構檢測 資料來源：奧比中光招股說明書、湘財證券研究所 ToF 技術分為直接飛行時間（技術分為直接飛行時間（dToF）和間接飛行時間（）和間接飛行時間（iToF）兩種。）兩種。dToF原

72、理較為簡單，通過發射光脈沖并測量反射光與發射光之間的時間間隔來計算飛行時間。其核心是高精度的計時器，當發射光脈沖時啟動，接收到反射光時停止，從而記錄往返時間。dToF 常用于單點測距，但由于亞納秒級電子計時器的實現難度較大，其成本和技術門檻較高。目前，dToF 多采用單光子雪崩二極管（SPAD）結合技術，以精確檢測光子的時間和空間信息，實現三維場景重構。然而，dToF 的精度受限于計時器和脈沖信號的精度，且 SPAD 的制作工藝復雜，成本較高，因此多數廠商更傾向于推進 iToF 技術。iToF 原理相對復雜，發射的是調制光，通過檢測反射調制光與發射光之間的相位差來間接計算飛行時間，從而估算距離

73、。iToF 不需要高精度計時器，而是通過時間選通光子計數器或電荷積分器來實現像素級測量，計算工作量和硅面積需求較小，更適合大規模應用。23 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 表表 12 dToF 和和 iToF 對比對比 dToF iToF 基本原理 直接測量飛行時間 通過相位差的方式間接得到飛行時間 核心組件 SPAD 單光子雪崩傳感器 iToF CIS 傳感器 探測距離和探測精度 探測距離可以較遠，主要原因是其精度不隨距離下降 隨著探測距離增加，探測精度隨之下降 空間圖像分辨率 空間圖像分辨率較低 較高的像素數量 抗干擾能力 抗干擾能力較強 更容易收到干擾 工藝 工藝難點在 SPAD 的獲

74、得和TDC 電路的制造商 工藝類似于傳統手機內照相機系統工藝，相對簡單 資料來源：超光、湘財證券研究所 雙目立體視覺技術基于模擬人類雙眼視覺的原理，通過兩個相機從不同雙目立體視覺技術基于模擬人類雙眼視覺的原理，通過兩個相機從不同視角捕捉同一物體的圖像，從而獲取物體在不同視角下的視差信息。視角捕捉同一物體的圖像，從而獲取物體在不同視角下的視差信息。這種視差反映了物體與相機之間的距離關系，即物體越靠近相機，視差越大；物體越遠離相機，視差越小。利用三角測量原理，結合已知的相機位置和參數，可以精確計算出物體到相機的距離，進而重建出物體的三維結構。例如，當我們將手指放在鼻尖前方時，左右眼看到的手指位置會

75、有明顯差異，這種差異正是雙目立體視覺所利用的視差現象。圖圖 25 雙目立體視覺原理和結構雙目立體視覺原理和結構 資料來源：視覺系統設計、湘財證券研究所 雙目立體視覺技術的優勢雙目立體視覺技術的優勢明顯，但是也存在一些局限性。明顯，但是也存在一些局限性。雙目立體視覺技術的優勢在于其高 3D 成像分辨率、高精度以及較強的抗強光干擾能力，同時能夠保持較低的成本。然而，該技術也存在一些局限性。首先，其深度和幅度信息的獲取依賴于復雜的算法，需要大量的 CPU 或 ASIC 運算來實現，這增加了技術實現的難度。其次，雙目立體視覺對環境光照條件較為敏感，容易受到光照強度變化的干擾，且對物體表面紋理的依賴性較

76、強。如果被拍攝物體表 24 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 面缺乏明顯紋理，或者在暗光環境下拍攝，雙目立體視覺技術的匹配效果會大打折扣，難以準確獲取深度信息。結構光法是一種基于主動雙目視覺的三維成像技術。結構光法是一種基于主動雙目視覺的三維成像技術。結構光法結構光法核心原理是利用近紅外激光器將具有特定結構特征（如離散光斑、條紋光或編碼結構光）的光線投射到目標物體表面，隨后通過專用紅外攝像頭捕捉物體表面因結構光畸變而形成的圖像。通過分析采集到的圖像與原始結構光圖案之間的形變差異，計算出每個像素的視差，從而重建出物體的三維結構。這一過程本質上類似于雙目立體視覺，其中紅外激光器和攝像頭分別扮演左右

77、眼的角色，通過光學手段獲取物體的三維信息，并進一步應用于更廣泛的場景。結構光技術結構光技術與雙目立體視覺相比具有顯著優勢。與雙目立體視覺相比具有顯著優勢。首先，在暗光環境下，結構光技術依然能夠正常工作。這是因為其紅外激光器作為主動光源，能夠直接照亮被掃描物體，而不像雙目技術那樣依賴環境光照。其次，結構光技術能夠在表面平整、缺乏明顯紋理的物體上實現深度掃描，從而準確測量物體的三維深度信息。這使得結構光技術在處理復雜物體表面時更具適應性和可靠性。圖圖 26 結構光技術原理圖結構光技術原理圖 資料來源：Mech-Eye 工業級 3D 相機手冊、湘財證券研究所 4.2 人形人形機器人的主流方案為機器人

78、的主流方案為 3D 視覺，未來空間較大視覺，未來空間較大 目前人形機器人的主流方案為目前人形機器人的主流方案為 3D 視覺。視覺。特斯拉 Optimus 機器人的 3D 傳感模塊以多目視覺為主，波士頓動力 Atlas 采用激光雷達+深度相機，優必選WALKERX 采用基于多目視覺傳感器的 3D 視覺定位，小米 CyberOne 機器人所搭載的 Mi-Sense 深度視覺模組是由小米設計，歐菲光協同開發完成，其機器視覺深度相機模塊主要由 iToF 模組、RGB 模組、可選的 IMU 模塊組成。25 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 圖圖 27 人形機器人企業視覺方案對比人形機器人企業視覺方案對比

79、 資料來源：前瞻經濟學人、湘財證券研究所 全球全球 3D 視覺傳感器市場正迎來快速增長期視覺傳感器市場正迎來快速增長期，預計預計 2025 年市場有望達年市場有望達 150億美元億美元。2019 年，全球 3D 視覺感知市場規模約為 50 億美元，預計到 2025 年將達到 150 億美元，2019-2025 年期間的復合增長率約為 20%。這一增長主要得益于機器人、汽車自動駕駛等下游需求的持續擴張，尤其是人形機器人產業的快速發展，為 3D 視覺傳感器市場帶來了新的增長機遇。圖圖 28 全球全球 3D 視覺感知市場規模視覺感知市場規模(單位單位：億美元億美元)資料來源：前瞻經濟學人、湘財證券研

80、究所 0204060801001201401602015年2016年2017年2018年2019年2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 26 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 4.3 海外廠商地位領先，國產逐漸打開市場海外廠商地位領先，國產逐漸打開市場 全球全球 3D 視覺傳感器市場，海外頭部廠商占據先發優勢，國內產商逐漸打視覺傳感器市場，海外頭部廠商占據先發優勢，國內產商逐漸打開市場。開市場。在全球 3D 視覺傳感器市場中，海外頭部廠商憑借芯片自制和成熟的產品體系，業務規模較大，占據了顯著的先發優勢。然而，國內廠商正通過多技術布局和芯片自研逐漸打開市場。例如

81、，國內代表企業奧比中光通過自研芯片，在 3D 視覺傳感器的部分技術指標上已逐漸接近海外龍頭廠商。未來，隨著技術的不斷進步和市場需求的持續增長，國內廠商有望在 3D 視覺傳感器領域實現更廣泛的國產替代。表表 13 主流主流視覺傳感器廠商梳理視覺傳感器廠商梳理 公司公司 主要技術主要技術 市場地位市場地位 核心競爭力核心競爭力 蘋果 結構光 dToF 全球最大的內置 3D 視覺傳感器的移動產品制造商，在手機、平板以及 VR、AR 領域基于 3D 視覺感知技術的布局一直處于領先地位 1.芯片自主性：一款以上帶結構光深度引擎加速的芯片，與 STMicron 合作結構光感光芯片，與索尼合作 dToF 感

82、光芯片 2.關鍵元器件自主性：自主設計且有高質量的供應商、代工廠資源 3.量產能力：高于百萬級 微軟 結構光 iToF 微軟的 3D 視覺傳感器以及配套的算法服務（如骨架，云計算等）在開發者及學術領域有著高知名度 1.芯片自主性：自主研發的 iToF 芯片 2.關鍵元器件自主性：自主設計加采購（微軟已經宣布和奧比中光合作設計制造下一代 Kinect3D 視覺傳感器）3.量產能力：高于百萬級（代工）英特爾 結構光 雙目 Lidar 目前世界上規模最大的消 費級雙目 3D 視覺傳感器制 造商 1.芯片自主性：雙目 3D 深度引擎芯片自主，芯片的設計及制造是英特爾的領先優勢 2.關鍵元器件自主性：自

83、主設計加采購 3.量產能力：百萬級 華為 結構光 iToF 國內領軍的高科技企業，在 智能手機 3D 視覺傳感器領 域投入程度領先其他制造 商 1.芯片自主性：未公布，擁有自己設計芯片的能力，同時還支持第三方的iToF 芯片 2.關鍵元器件自主性：自主設計且有高質量的供應商、代工廠資源 3.量產能力：高于百萬級其他：有手機、平板等終端產品線做依托 瑞芯微 結構光 瑞芯微的結構光 3D 視覺傳感器剛剛對外公布不久，屬于新興的、潛在的競爭對手 芯片自主性：通用型計算芯片自主設計（非專用 3D 視覺感知芯片）華捷艾米 結構光 近年來主要服務于騰訊支付體系，有一定的量產能力 芯片自主性：深度引擎芯片自

84、主設計 27 行業研究 敬請閱讀末頁之重要聲明 奧比中光 結構光 雙目 iToF/dToF Lidar 在 3D 傳感器領域持續出貨到手機、人臉、機器人、三維掃描等多個潛力領域，市場規模穩步擴大，在客戶中的認可程度也逐步提高 1.芯片自主性：結構光、雙目深度引擎芯片自主設計，iToF 感光芯片自主設計，dtof、結構光感光芯片在研 2.關鍵元器件自主性：自主設計加采購 3.量產能力：百萬級 4.其他：全球化技術團隊+本土化產業鏈配套+本土化龐大市場規模（消費電子、移動支付等），形成了對國際巨頭差異化及本土化優勢，對國內企業的先發技術儲備及應用優勢 資料來源：奧比中光招股說明書、湘財證券研究所

85、5 投資建議投資建議 視覺、力覺和觸覺傳感器是人形機器人的核心部件，其成本占比較高，它們使機器人能夠感知環境、實現精準操作與智能交互，對提升機器人智能化水平具有重要意義。隨著人形機器人技術的發展，傳感器需求持續攀升，展現出巨大的市場潛力。目前，全球傳感器市場主要由外資品牌主導，但國內企業正逐漸嶄露頭角，通過不斷的技術創新，在部分技術指標上逐漸接近海外龍頭廠商，并在國內市場上展現出較強的競爭力。隨著人形機器人技術的不斷成熟和應用場景的拓展，視覺、力覺和觸覺傳感器的需求有望迎來大幅增長，相關產業鏈標的有望受益，因此我們對機器人行業維持“增持”評級。6 風險提示風險提示 機器人銷量不及預期。產品技術

86、突破受阻風險。行業競爭風險。傳感器技術發展不及預期的風險。宏觀經濟波動風險。敬請閱讀末頁之重要聲明 湘財證券投資評級體系（市場比較基準為滬深湘財證券投資評級體系（市場比較基準為滬深 300 指數）指數）買入：買入：未來 6-12 個月的投資收益率領先市場基準指數 15%以上；增持：增持：未來 6-12 個月的投資收益率領先市場基準指數 5%至 15%；中性：中性：未來 6-12 個月的投資收益率與市場基準指數的變動幅度相差-5%至 5%；減持：減持：未來 6-12 個月的投資收益率落后市場基準指數 5%以上；賣出：賣出：未來 6-12 個月的投資收益率落后市場基準指數 15%以上。重要聲明重要

87、聲明 湘財證券股份有限公司經中國證券監督管理委員會核準，取得證券投資咨詢業務許可。本研究報告僅供湘財證券股份有限公司的客戶使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。本報告由湘財證券股份有限公司研究所編寫，以合法地獲得盡可能可靠、準確、完整的信息為基礎，但對上述信息的來源、準確性及完整性不作任何保證。湘財證券研究所將隨時補充、修訂或更新有關信息，但未必發布。在任何情況下，報告中的信息或所表達的意見僅供參考，并不構成所述證券買賣的出價或征價，投資者應自主作出投資決策并自行承擔投資風險，任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失書面或口頭承諾均為無效。本公司及其關聯機構、雇員對使用本報告及

88、其內容所引發的任何直接或間接損失概不負責。投資者應明白并理解投資證券及投資產品的目的和當中的風險。在決定投資前，如有需要，投資者務必向專業人士咨詢并謹慎抉擇。在法律允許的情況下，我公司的關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易，并可能為這些公司正在提供或爭取提供多種金融服務。本報告版權僅為湘財證券股份有限公司所有。未經本公司事先書面許可，任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發布、轉發或引用本報告的任何部分。如征得本公司同意進行引用、刊發的，需在允許的范圍內使用，并注明出處為“湘財證券研究所”，且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。如未經本公司授權，私自轉載或者轉發本報告，所引起的一切后果及法律責任由私自轉載或轉發者承擔。本公司并保留追究其法律責任的權利。分析師聲明分析師聲明 本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格并注冊為證券分析師，以獨立誠信、謹慎客觀、勤勉盡職、公正公平準則出具本報告。本報告準確清晰地反映了本人的研究觀點。本人不曾因，不因，也將不會因本報告中的具體推薦意見或觀點而直接或間接收到任何形式的補償。