《機械設備行業靈巧手專題系列報告2:傳感器從第一性原理出發靈巧手如何獲得多模態“感覺”-250506(41頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《機械設備行業靈巧手專題系列報告2:傳感器從第一性原理出發靈巧手如何獲得多模態“感覺”-250506(41頁).pdf(41頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、靈巧手專題系列報告靈巧手專題系列報告2 2:傳感器:從第一性原理出發,靈巧手如何獲得多模態傳感器:從第一性原理出發,靈巧手如何獲得多模態“感覺感覺”評級:推薦(維持)證券研究報告2025年05月06日機械設備張鈺瑩(證券分析師)S相對滬深300表現表現1M3M12M機械設備-5.9%4.5%16.0%滬深300-3.7%-1.2%4.6%最近一年走勢相關報告機械行業專題報告:摩托車行業2025年2月海關數據更新(推薦)*機械設備*張鈺瑩2025-03-30靈巧手專題系列報告1:從靈巧手專利拆解出發:看驅動及傳動路徑如何?(推薦)*機械設備*張鈺瑩2025-03-11鋰電設備行業深度報告:乾坤未
2、定競角逐,產業趨勢漸明晰固態電池專題系列1(推薦)*專用設備*張鈺瑩2025-03-11-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%2024/032024/062024/092024/122025/03人形機器人指數滬深300請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明 2核心觀點核心觀點 我們認為,靈巧手傳感器需要實現兩個核心功能:1)觸覺觸覺-機械刺激機械刺激:由觸覺傳感器實現,包括單維力(即接觸力)和三維力(接觸力+切向拉力);2)位置位置-本體刺激本體刺激:由六維力傳感器實現。1)觸覺觸覺-機械刺激:機械刺激:觸覺感知觸覺感知是仿人機器人與外部環境交換信息的核心途徑之一,使
3、機器人能夠展現出物體識別、靈巧操作和刺激響應等類人行為,通過不同原理(壓阻/電阻/壓電/視覺光學方案/磁性傳感),觸覺傳感可以用于估計接觸力、粗糙度、紋理和重量等信息,補充傳統的視覺信息(如位置、形狀和顏色)。2)位置位置-本體刺激本體刺激:高維的空間感知和模擬接觸物理世界。如何實現空間感知仍然是靈巧手傳感器方向的主要挑戰。六維力傳感器可以在一個笛卡爾坐標中提供三個方向的力和三個力矩。我們認為,目前柔性觸覺傳感器在單維力和三維力測量中可以和力矩傳感器實現功能替代,但六維力傳感器可以進行空間位置的測量和感知,在靈巧手應用中實現高維的空間感知,即位置位置-本體刺激功能。本體刺激功能。此外,我們梳理
4、了不同公司的觸覺傳感器方案和六維力傳感器產品,其中,觸覺傳感器方案觸覺傳感器方案包括帕西尼的磁性+視觸覺傳感器、戴盟機器人的基于磁性原理的視觸覺傳感器、他山科技的觸覺傳感器方案、途見科技的一種壓電式傳感器專利、能斯達的一種壓電式傳感器專利等;六維力傳感六維力傳感器產品器產品涉及的廠商有ATI、柯力傳感、宇立儀器、坤維科技和藍點觸控、柯力傳感、宇立儀器、坤維科技和藍點觸控。行業評級及行業評級及相關標的:相關標的:我們維持靈巧手所在的人形機器人行業“推薦”評級。我們認為人形機器人目前處于技術突破、商業化落地初期,建議關注靈巧手相關硬件的核心標的:1)電機:兆威機電、鳴志電器等;)電機:兆威機電、鳴
5、志電器等;2)腱繩及材料:南山智尚、)腱繩及材料:南山智尚、大業股份等;大業股份等;3)傳感器:柯力傳感等;)傳感器:柯力傳感等;4)柔性)柔性皮膚:漢威科技等;皮膚:漢威科技等;5)微型絲杠及驅動器:恒立液壓、匯川技術、信捷電氣等。)微型絲杠及驅動器:恒立液壓、匯川技術、信捷電氣等。風險提示:風險提示:人形機器人行業進展不及預期風險;中美貿易摩擦超預期風險;靈巧手核心技術迭代不及預期的風險;重點關注公司業績不及預期風險;報告中使用的公開資料滯后性風險。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明 3請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明4資料來源:顧一丁智能感知機械手柔性觸覺傳感器的研究,國海
6、證券研究所前言:從第一性原理出發,探討人體皮膚的感知要素及對應的傳感器功前言:從第一性原理出發,探討人體皮膚的感知要素及對應的傳感器功 人體皮膚可以感知到的信息:機械刺激、溫度刺激和本體刺激等。人體皮膚可以感知到的信息:機械刺激、溫度刺激和本體刺激等。其中:機械刺激機械刺激主要由四種機械感受器(小體)負責,分別捕捉低頻振動力、靜態接觸力、靜態切向拉力和高頻振動力;溫度刺激溫度刺激由溫度受體實現;本體刺激本體刺激指對自身空間位置的感知,由本體感受器實現。對應地,在傳感器實現擬人化皮膚方面,機械刺激機械刺激可以由觸覺傳感器觸覺傳感器實現;溫度刺激溫度刺激可以由溫度傳感器溫度傳感器實現;本體感受本體
7、感受可以由六維力矩傳感器六維力矩傳感器實現。因此,本報告試圖從第一性原理出發,基于人體皮膚的生物學功能,討論傳感器如何在靈巧手上實現類人感知。1)觸覺觸覺-機械刺激機械刺激:由觸覺傳感器實現,包括單維力(即接觸力)和三維力(接觸力+切向拉力);2)位置位置-本體刺激本體刺激:由六維力傳感器實現;3)視覺視覺:一種手部傳感器的補充方案。圖:不同生物學原理的靈巧手傳感器方案圖:不同生物學原理的靈巧手傳感器方案Meissner小體-低頻振動Pacinian小體-高頻振動Merkel觸盤-靜態接觸Ruffini小體-靜態切向拉力位置傳感器視覺-一種可能的補充方案一、柔性觸覺傳感器:實現靈巧手信息識別+
8、力檢測+力控制請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明6資料來源:孫富欽等柔性仿生觸覺感知技術:從電子皮膚傳感器到神經擬態仿生觸覺感知系統,CCF智能機器人專委公眾號,國海證券研究所1.1.1 觸覺傳感器:實現靈巧手的信息識別觸覺傳感器:實現靈巧手的信息識別+力檢測力檢測+力控制力控制 觸覺傳感在靈巧手上的功能主要分為輸入和輸出兩大類,觸覺傳感在靈巧手上的功能主要分為輸入和輸出兩大類,1)輸入端:識別、輸入信息輸入端:識別、輸入信息,如:操作對象的狀態和形狀、大小和剛度等特征;靈巧手和操作對象的接觸狀態;檢測操作對象的物理性質;2)進行力的檢測進行力的檢測;3)輸出端輸出端:實現力的控制實現力
9、的控制。裝配觸覺傳感器后,靈巧手可以實現更復雜的操作任務,實現輸出力(做功)+根據力的反饋做精細運動。如:“拖地”這一操作需要識別拖把本身和拖把的大小,還需要用力拖地;抓取拖把時需要判斷和控制抓握力的大小,如果抓握力過小,拖把可能會滑落;如果抓握力過大,可能會損壞物體。分類:分類:基于不同的工作原理,可以將觸覺傳感器分為壓阻式、電容式、壓電式、光學式和磁觸覺感知式等。圖:不同原理的觸覺傳感器方案圖:不同原理的觸覺傳感器方案電容式壓阻式光學式磁觸覺感知壓電式分層式非分層式請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明7資料來源:徐菲用于檢測三維力的柔性觸覺傳感器結構及解耦方法研究,宇樹科技官網1.1.
10、2 電子皮膚:觸覺傳感器的柔性化電子皮膚:觸覺傳感器的柔性化 觸覺傳感器的柔性化:觸覺傳感器的柔性化:使傳感器從物理特征上像皮膚一樣柔軟,并可以在任意載體表面進行測量,不受面積和結構影響。觸覺傳感器的柔性化有三種主要的途徑:觸覺傳感器的柔性化有三種主要的途徑:1)觸覺傳感器中的敏感元件單元為剛性,利用柔性材料如硅橡膠作為傳播媒介,接觸面不攜帶傳感功能,僅靠剛性傳感器硬件獲取信息。如,將六維力傳感器放置在由硅橡膠組成的柔軟皮膚內部,制成靈巧手的指尖;2)敏感元件為剛性,由柔性組織結構組合而成,如使用網狀設計,將各類電子線路嵌入柔軟的薄膜上,如,可以形成網格狀的集成陣列(如,23的【宇樹 DEX-
11、5】等),或集成溫度和觸覺等(如,一種陣列式柔性傳感器,薄膜的一面是半導體溫度傳感器,另一面是導電聚合物觸覺傳感器);3)觸覺傳感器自身是柔性材料,如具有壓阻特性的壓力敏感導電橡膠和具有壓電特性的材料(如PVDF聚偏二氟乙烯等)。圖:硅橡膠媒介圖:硅橡膠媒介+內置六維力的傳感器柔性化內置六維力的傳感器柔性化方案方案圖:宇樹科技陣列式柔性傳感器圖:宇樹科技陣列式柔性傳感器圖:集成溫度和觸覺的陣列式柔性圖:集成溫度和觸覺的陣列式柔性傳感器傳感器圖:具有壓阻特性的壓力敏感導圖:具有壓阻特性的壓力敏感導電橡膠電橡膠請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明81.1.3 觸覺傳感器功能:信息識別觸覺傳感器
12、功能:信息識別-紋理感知和單紋理感知和單/多維力的讀取多維力的讀取 1)信息識別信息識別-Step 1:紋理感知:紋理感知。通過紋理可以反映接觸表面材料的屬性和制造工藝,將信息反饋給算法計算層,實現對物體的識別。2)信息識別信息識別-Step 2:力的讀?。毫Φ淖x取。力的讀取分為單維觸覺傳感功能(垂直于表面的接觸信息)和三維觸覺傳感能力(精準測量xyz三個方向作用力,即法向力+切向力)。其中:單次觸摸基于壓力分布或接觸面積來測量紋理,優點是簡單直觀;缺點在于測量區域局限,不利于大面積或長距離測量,以及較難獲取紋理微觀結構的形狀特征和高度信息?;瑒佑|摸:優點是相較單次觸摸能夠獲取更多測量參數,可
13、以測量的參數包括:僅測量合力(法向力和摩擦力的總和)、僅測量法向力(壓力)、僅測量摩擦力(沿切線方向作用的力)、解耦的法向力+摩擦力。目前的難點在于缺乏法向力和摩擦力的解耦方法等。表:滑動觸摸測量四種可測量力的概念原理等梳理表:滑動觸摸測量四種可測量力的概念原理等梳理力的種類概念原理現有方案可達成的效果設計制作難度信號通道數量可測量的紋理參數合力非解耦的法向力和摩擦力輸出單一信號,單個傳感器無法區分合力的方向15m的間距分辨率以及6m的高度分辨率;振動分辨率0.02Hz;識別準確率98.6%;準確識別20種紡織品 簡單1波長+高度法向力單一的垂直傳感器的壓縮力(高度)滑動過程中,連接在觸覺傳感
14、器上的剛性探針會沿著紋理上下移動或在壓力傳感器上構建人造指紋以產生振動信號對20種不同織物和一種未知織物的紋理識別難度中等1波長+粗糙程度摩擦力通過提取摩擦震動頻率計算紋理波長(波長)通過摩擦力或粘附力拉伸電子皮膚表面,導致電阻變化可以實現波長為5m的紋理的測量難度中等 1-2波長+粗糙程度解耦法向力+摩擦力實時測量法向力和切向力/較難2-3波長+粗糙程度+摩擦系數+峰態資料來源:Longteng Yu 等Recent Progress in Tactile Sensing and Machine Learning for Texture Perception in Humanoid Robo
15、tics,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明91.1.4 觸覺傳感器分類:基于壓阻原理的柔性觸覺傳感器觸覺傳感器分類:基于壓阻原理的柔性觸覺傳感器資料來源:孫富欽等柔性仿生觸覺感知技術:從電子皮膚傳感器到神經擬態仿生觸覺感知系統,李鳳超等柔性壓阻式壓力傳感器的研究進展,國海證券研究所 原理:原理:壓阻式柔性觸覺傳感器是一種將機械信號轉換為電信號的壓力傳感器,工作原理主要依靠材料的壓阻效應,工作機制主要有以下三種:1)材料電阻率的變化;2)接觸電阻的變化;3)復合材料中的量子隧穿效應。分層構成:分層構成:活性層(彈性導體/半導體層)+兩個電極,因此,通過調整材料種類、用量和活
16、性層微觀結構可以實現不同性能的壓阻式壓力傳感器。其中:每層的材料選擇:金屬基材料(金屬納米線)、碳納米材料(碳納米管、石墨烯等)和導電聚合物、水凝膠等功能材料。微觀結構:可采用帶狀/波浪狀/3D螺旋形/網格/蛇形或導電織物的獨特分層纖維結構,如石墨烯紡織物等。圖:網狀結構示意圖圖:網狀結構示意圖圖:導電織物分層纖維結構示意圖圖:導電織物分層纖維結構示意圖絕緣柔性基底可拉伸電極活性層 需要在機械刺激下被拉長或壓縮 需要在較大應變下保持較高的電導率和良好的穩定性為壓阻方案的核心部分,需要提供足夠的電荷傳輸路徑和良好的彈性材料聚合物彈性體、金屬基材料、碳基納米材料、導電聚合物等高分子材料如聚二甲基硅
17、氧烷PDMS、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亞胺PI、聚乙烯醇PVA、聚氨酯PU等金屬、納米材料、離子水凝膠、導電聚合物微型器件結構材料材料圖:壓阻式柔性傳感器結構層劃分圖:壓阻式柔性傳感器結構層劃分請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明101.1.4 壓阻式柔性傳感器的核心:壓阻式柔性傳感器的核心:活性層及材料活性層及材料表:部分活性層材料、原理及問題和解決辦法表:部分活性層材料、原理及問題和解決辦法 活性層材料是柔性傳感器的核心部分,需要解決導電性和可拉伸性,并盡可能地提高靈敏度、傳感范圍和穩定性?;钚詫硬牧弦话阒讣傻浇^緣彈性基底上的導電納米材料或者由絕緣彈性基體和導電納米填料組成的
18、復合材料,可以包括聚合物彈性體、金屬基材料、碳基納米材料、導電聚合物等。材料原理需要解決的問題解決辦法主要材料構成聚合物彈性體電納米材料依附于聚合物彈性體表面,形成活性傳感層導電納米材料與聚合物彈性體存在楊氏模量失配問題,器件的穩定性差將低楊氏模量聚合物彈性體和高導電率納米填料混合低楊氏模量聚合物彈性體主要有PU和PDMS等,高導電納米材料主要為金屬基納米顆粒等金屬基材料利用材料良好的機械柔性和電學性能,構建新型納米膜薄或基于滲流理論和隧穿效應的復合導電材料-金屬納米線(金/銀/銅等)碳基納米材料 碳納米管可以通過溶液沉積技術沉積到柔性基底上;石墨烯可以采用熱化學氣相沉積HFT CVD等制備不
19、同沉積溫度有不同的缺陷度 通過控制沉積溫度調節靈敏度,如通過CVD和化學剝離技術實現大規模生產;絲網印刷;噴涂;噴墨印刷等碳納米管CNTs、石墨烯等有機導電聚合物導電性一般來自離子和電子傳導結合的輸運性質化學穩定性和電子傳輸性能遠不如無機金屬基或碳基納米材料開發更多新型活性材料如PEDOT:PSS等資料來源:李鳳超等柔性壓阻式壓力傳感器的研究進展,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明111.1.4 壓阻式柔性傳感器:活性層的微型結構設計壓阻式柔性傳感器:活性層的微型結構設計表:部分傳感器結構設計表:部分傳感器結構設計 簡單地將導電納米材料沉積在絕緣彈性基底上或者改變彈性基體和
20、導電填料的組成,并不能進一步提高靈敏度和傳感范圍等性能,因此需要根據傳感器的傳感機制對活性層材料進行微結構設計。微結構設計類型主要有三類:1)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);2)復合微凸體結構;3)三維多孔結構等。結構類型結構細分原理優缺點制備工藝微凸體結構金字塔型、半球狀結構、柱狀結構、無規則結構隨著壓力施加金字塔矩陣結構發生變形,金字塔尖端發生了由點接觸形狀向矩形形狀接觸的結構變化,從而增大活性層與電極的接觸面積優點是應力分布不均勻,應力集中在尖端。對于給定的外加壓力,相對于非結構表面,較大的局部應力集中導致接觸面積的變化較大光刻模板法、砂紙模板法、仿生
21、模板法三維多孔結構氣凝膠、導電海綿等彈性體模板法直接在彈性體聚合物三維多孔結構上沉積一層導電材料質量輕、多孔的層次結構、優良的機械彈性和高壓縮性彈性體模板法、基于納米材料的冷凍干燥法、3D打印等資料來源:李鳳超等柔性壓阻式壓力傳感器的研究進展,國海證券研究所圖:三維多孔結構示意圖圖:三維多孔結構示意圖圖:單一微凸結構示意圖圖:單一微凸結構示意圖圖:復合微凸體結構示意圖圖:復合微凸體結構示意圖請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明121.1.5 觸覺傳感器分類:基于電容原理的柔性觸覺傳感器觸覺傳感器分類:基于電容原理的柔性觸覺傳感器資料來源:滕飛等一種可擴展的高靈敏電容式壓力電子皮膚,國海證券
22、研究所圖:電容式柔性觸覺傳感器分層結構示意圖圖:電容式柔性觸覺傳感器分層結構示意圖圖:一種實驗室電容式柔性觸覺傳感器制備方案圖:一種實驗室電容式柔性觸覺傳感器制備方案 原理:原理:將機械刺激轉化為電容變化,感測性能隨電介質層材料變形面積或厚度變化。分層結構:分層結構:由兩端的導電極板和中間的介質層組成,通過固定計算公式C=ro(A/d),其中A是電容器的極板面積,d是兩個分離的電極之間的距離,向垂直于電極的方向施加力后,d變化從而導致電容變化;此外,靈敏度受接觸面積限制,隨器件尺寸的減小迅速下降。材料選擇:材料選擇:碳基材料,水凝膠材料,金屬基材料以及一些天然材料(花朵、葉子等植物材料)等。微
23、型結構:微型結構:開發出了不同的電介質材料,如織物,孔隙,微圓柱,金字塔,微球,珠和針等。上電極介質層 下電極請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明131.1.6 觸覺傳感器分類:基于壓電原理的柔性觸覺傳感器觸覺傳感器分類:基于壓電原理的柔性觸覺傳感器資料來源:孫富欽等柔性仿生觸覺感知技術:從電子皮膚傳感器到神經擬態仿生觸覺感知系統,國海證券研究所圖:復合三明治結構壓電式觸覺傳感器方案圖:復合三明治結構壓電式觸覺傳感器方案 原理:原理:施加到器件上的力使壓電材料變形,材料內部產生電荷極化,從而在相對表面上產生電荷。與電容式和壓阻式相比,一個顯著優點在于無需外接電源。分層結構:分層結構:主流的
24、結構是“三明治結構”,在柔性壓電薄膜上下表面各制作獨立電極。材料:材料:主要有無機材料和有機材料兩種。其中無機材料包括鈦酸鋇(BaTiO3),鋯鈦酸鉛(PZT),ZnO,石墨烯等;有機壓電材料例如聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚(偏氟乙烯三氟乙烯)(P(VDFTrFE)等具有質地輕、柔韌性好和制備方法簡單等優點,被認為是柔性電子產品的適宜材料。上電極壓電薄膜 下電極請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明141.1.7 分層式柔性傳感器應用案例:電容式三維力觸覺傳感器的結構和原分層式柔性傳感器應用案例:電容式三維力觸覺傳感器的結構和原資料來源:方定等電容式三維力柔性觸覺傳感器及軟抓取研究 電容式三
25、維力觸覺傳感器結構可分為4個部分,即觸頭+半圓形凹槽+金屬導電電極+基底,其中,基底為中空長方體結構,中空部分為空氣腔,呈半橢球形,底部為4個橢球曲面激勵電極,頂部(觸頭底部)是1個圓形公共電極,公共電極與激勵電極之間的空氣層作為介質層。觸頭是圓臺結構,觸頭與基底之間由橫截面為半圓形的凹槽結構支撐,在壓力作用下半圓形的凹槽結構能夠使公共電極發生偏移,導致電容值變化,實現三維力測量。測力原理:測力原理:4個橢球曲面電極組成22的陣列且與觸頭底部的公共電極分別形成4個呈不同方向分布的獨立電容,通過傳感器觸頭受到法向力作用而得出的4個電容值,反推施加的三維力的大小和方向。圖:一種電阻原理的三維力觸覺
26、傳感器產品圖:一種電阻原理的三維力觸覺傳感器產品圖:施加力和對應電容值的變化圖:施加力和對應電容值的變化請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明15 GelSight 傳感器的方案:可以采用內置相機和外置軟凝膠彈性體的方案,基于光度立體法原理,識別紋理表面對軟彈性體壓縮所引起的形態變化。目前采用該方案的靈巧手制造商有帕西尼感知和智元機器人等。智元機器人視觸覺感知方案:采用MEMS觸覺感知+視觸覺感知技術,觸覺感知技術可以反饋物體接觸的壓力、形狀、紋理等信息。1.1.8 觸覺傳感器分類:觸覺傳感器分類:搭配相機的光學傳感器搭配相機的光學傳感器Gelsight方案方案圖:視觸覺傳感器硬件集成方案圖
27、:視觸覺傳感器硬件集成方案資料來源:Longteng Yu等Recent Progress in Tactile Sensing and Machine Learning for Texture Perception in Humanoid Robotics圖:智元的視觸覺傳感方案靈巧手圖:智元的視觸覺傳感方案靈巧手請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明161.1.9 觸覺傳感器分類:基于觸覺傳感器分類:基于磁感原理的柔性觸覺傳感器磁感原理的柔性觸覺傳感器資料來源:彭歡等面向機器人交互識別的抗干擾多模態柔性電子皮膚 相較于前文所述,壓電式、壓阻式等平面分布式陣列傳感器是由單類型或多類型的傳感
28、器組成的平面分布式陣列,存在的共同缺點為:1)可以獲取的數據維度有限;2)搭載多種類型傳感器容易導致結構復雜、集成度低;3)采集到的不同模態觸覺信息存在時間空間不匹配的時滯性問題。搭載霍爾傳感器的磁性傳電子皮膚可以解決這一問題:全表面連續感知+分層式結構,在一個感知層上實現兩種異質的觸覺信息的同時收集,提高集成度,減少時間和空間上的時滯差。磁性電子皮膚的原理:磁性電子皮膚的原理:在形變性能良好的彈性材料中混入磁性微粒,與被感知對象進行觸覺接觸時,彈性材料會發生形變使得磁性微粒發生位移,內部磁場發生獨特變化,實現全表面連續感知,可以通過在彈性材料下方均勻排布的5個霍爾傳感器,感知3個維度的磁場變
29、化。圖:一種軟磁傳感器的分層方案圖:一種軟磁傳感器的分層方案圖:磁性柔性傳感器的感知原理圖:磁性柔性傳感器的感知原理請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明171.1.9 磁性柔性傳感器:一種陣列磁性柔性傳感器:一種陣列+磁性結合的多模態傳感器工藝磁性結合的多模態傳感器工藝資料來源:彭歡等面向機器人交互識別的抗干擾多模態柔性電子皮膚 磁性傳感器的主要缺點在于測量結果會受磁場的影響。通過多種方法,可以提高磁性觸覺傳感器的抗磁性干擾能力,下文將介紹一種多模態集成式磁性觸覺傳感器,減少磁場對測量結果的影響。制備工藝:制備工藝:核心在于創新的觸覺傳感層的制備,如,將液態硅膠和磁性顆粒(釹鐵硼磁性顆粒等
30、)充分混合和靜置,在定型模具中以一半混合物-分布式柔性觸覺傳感陣列-另一半混合物的順序確定各層的位置,在室溫環境下完成固化,最后放入充磁機進行定向磁化。通過這種方案,將混有釹鐵硼磁粉的硅膠與分布式柔性觸覺傳感陣列一體成型,制備一種集成式的多模態力觸覺感知層,可以在時間、空間上同步收集磁性觸覺信息和力觸覺陣列信息,減少磁場干擾,實現識別準確率達99.4%。圖:一種磁傳感器的制備流程圖:一種磁傳感器的制備流程圖:此結合陣列圖:此結合陣列+磁性方案的傳感器性能比較磁性方案的傳感器性能比較請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明181.1.9 霍爾芯片:磁性柔性傳感器的核心硬件霍爾芯片:磁性柔性傳感器
31、的核心硬件圖:霍爾效應原理圖:霍爾效應原理資料來源:顧一丁智能感知機械手柔性觸覺傳感器的研究 電磁式傳感器基于霍爾效應研制?;魻栃侵?,將一塊外接電源的導電材料,一般為半導體材料,放入與電流方向垂直的磁場中時,流動的載流子在磁場作用下發生偏移,在與磁場和電流垂直的方向上產生電勢差?;魻柺接|覺傳感器具有寬動態響應范圍的優勢,但通常需要較大的體積,并且容易受到外界雜散場噪聲的影響。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明191.2.1 靈巧手觸覺應用靈巧手觸覺應用-帕西尼感知:一種基于磁性原理的觸覺傳感器方帕西尼感知:一種基于磁性原理的觸覺傳感器方 ITPU多維度觸覺傳感技術:帕西尼自主研發的多
32、維度觸覺傳感技術,為機器人提供易用且豐富的觸覺信息,進行毫秒級決策和復雜場景中的精準柔性操控。商業化情況:官網已有三代觸覺傳感器產品,其中,專業版GEN 2和GEN 1分別采用柔性和半柔性設計,迭代后的GEN 2升級為多點面陣式測量維度,并加入了抗雜散磁場干擾。表:帕西尼觸覺傳感器產品矩陣表:帕西尼觸覺傳感器產品矩陣資料來源:帕西尼感知科技官網,國海證券研究所產品系列材質測量參數力的范圍感知維度精度采樣頻率工業耐久度工作溫度觸覺信號數官方售價圖例力的種類專業級PX-6AX-GEN 2柔性三維力(法向力+摩擦力+分布力)+三維力矩+抗雜散磁場默認法向 0-25N,切向 10N支持正面、全前端及全
33、兩側覆蓋+任意轉軸扭矩感知0.01N默認200Hz300萬次動態溫度感知補償4563671元起PX-6AX-GEN 1半柔性三維力(法向力+摩擦力+分布力)+三維力矩默認法向 0-25N,切向 10N支持正面覆蓋+固定轉軸扭矩感知/默認200Hz300萬次050C451321元起消費級PX-3AX-三軸力默認法向 0-25N,切向 10N/0.01N1000Hz300萬次/請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明201.2.1 帕西尼觸覺傳感器應用方案:視觸覺結合靈巧手帕西尼觸覺傳感器應用方案:視觸覺結合靈巧手 帕西尼第二代多維觸覺靈巧手DexH13 GEN2采用多維觸覺+AI視覺雙模態能力,
34、搭載1956顆自研ITPU多維觸覺傳感器,最高可以實現7824路觸覺信號解析能力。視覺方面,集成800萬高清AI手眼相機,基于零樣本位姿估計視覺算法,實現AI視覺物體位姿估計。資料來源:帕西尼感知官網,國海證券研究所圖:帕西尼兩代靈巧手搭配柔性傳感器情況圖:帕西尼兩代靈巧手搭配柔性傳感器情況名稱手指數量自由度驅動觸覺感知視覺觸覺信號數DexH13 G2413個主動自由度電機1140個ITPU觸覺傳感單元800萬像素3420DexH5 G145個主動自由度(12個總自由度)電機180個多維度觸覺傳感器/圖:帕西尼視觸覺靈巧手傳感器方案圖:帕西尼視觸覺靈巧手傳感器方案請務必閱讀報告附注中的風險提示
35、和免責聲明211.2.2 靈巧手觸覺應用靈巧手觸覺應用-戴盟機器人:一種基于磁性原理的觸覺傳感器方戴盟機器人:一種基于磁性原理的觸覺傳感器方資料來源:戴盟機器人官網,國海證券研究所 戴盟機器人研發毫米級厚度視觸覺傳感器,將傳感器厚度從厘米級縮小至毫米級,能夠放置于靈巧手的手指內部。根據36氪pro公眾號資訊,戴盟機器人的視觸覺傳感器產品觸覺分辨率可達640480和1280960像素級,單位面積內幾十萬個觸覺感受器。對比之下,人類手指指尖每平方厘米皮膚約有2400個觸覺感受器,而傳統的陣列式觸覺傳感器每平方厘米內分辨率通常在幾乘幾。目前公司提供兩款通用型的觸覺傳感器產品,包括適用于抓夾的DMTa
36、c-W和適配靈巧手的DMTac-F,均有大中小三種型號,感知面積分別為24mm18mm、20mm15mm、16mm12mm,搭載相機分辨率為640480。圖:兩款戴盟機器人觸覺傳感器產品圖:兩款戴盟機器人觸覺傳感器產品圖:戴盟機器人觸覺傳感器圖:戴盟機器人觸覺傳感器DMTac-WDMTac-W產品參數產品參數請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明221.2.3 靈巧手觸覺應用靈巧手觸覺應用-他山科技:觸覺傳感器他山科技:觸覺傳感器+觸感芯片觸感芯片+觸感算法供應觸感算法供應資料來源:他山科技官網,國海證券研究所 公司自研觸覺傳感器,可以實現高精度三維力實時感知+材質識別+接近覺感知,同時通過
37、自研的數?;旌螦I觸感芯片及觸覺感知算法解決了觸覺多維感知信號同時解析的難題,實現了多觸覺傳感單元的動態協同感知;2023年,公司的“視觸覺融合的自適應抓取靈巧手”入選2023全球數字經濟大會成果發布會“產業創新成果”。產品:包括TS-F+多模態觸覺傳感器、TS-F指尖觸覺傳感器、TS-E機械手觸覺傳感器、TS-V視觸融合技術平臺、TS-ES具身安全防護等多款產品,其中,TS-F+多模態觸覺傳感器可以30+不同材質識別和大于等于2cm的空間感知維度。生態伙伴包括BrainCo、靈心巧手、睿爾曼智能、因時機器人等。圖:他山科技多功能層專利技術圖示圖:他山科技多功能層專利技術圖示圖:他山科技觸覺產
38、品矩陣圖:他山科技觸覺產品矩陣請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明231.2.4 靈巧手觸覺應用靈巧手觸覺應用-途見科技:專注電子皮膚,兆威機電戰略合作伙途見科技:專注電子皮膚,兆威機電戰略合作伙資料來源:途見科技柔性觸覺傳感器、電子皮膚及仿生設備發明專利申請,國海證券研究所 途見科技:兆威機電戰略合作伙伴,專注于多模態柔性可拉伸觸覺傳感系統(電子皮膚)、集成電路、芯片的研發和制造,可提供壓阻式等觸覺傳感器,通過集成相應的傳感器,在柔性基底上集成多種觸覺傳感模塊,其中包括對壓應力、切應力、材料表面紋理和溫度的感應。產品:此處介紹公司的一種公開專利,通過壓電傳感器方案,實現對觸摸物品表面紋理
39、和壓力的雙重傳感測量。測量原理:通過接觸震動產生表面紋理的特征信號;通過接觸后的形變使敏感壓力傳感器產生信號,實現力的測量。傳感器結構:兩層,1)第一層:表面紋理傳感器。包括接觸組件和壓電薄膜,接觸組件與壓電薄膜貼合;2)第二層:壓力傳感器。包括介電材料組件和電路板,介電材料在接觸組件側,電路板在壓電薄膜側。圖:途見科技圖:途見科技 一種柔性傳感器專利示意圖一種柔性傳感器專利示意圖圖:途見科技圖:途見科技 一種柔性傳感器專利結構示意圖一種柔性傳感器專利結構示意圖112:多個凸起111:襯底薄膜12:壓電薄膜211:上層薄膜212:介電材料微結構22:電路板11:接觸組件21:介電材料組件請務必
40、閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明241.2.5 靈巧手觸覺應用靈巧手觸覺應用-能斯達:一種新型壓電式柔性傳感器能斯達:一種新型壓電式柔性傳感器資料來源:能斯達一種新型柔性壓電傳感器實用新型專利,國海證券研究所 能斯達實用新型在柔性壓電薄膜單面上制作電極層,優點在于:1)節省了工藝上的時間,解決了上下兩面制作電極對準困難的問題;2)有利于整個傳感器結構的輕薄化;3)電極層可采用多種圖案,通過增大電極材料與壓電薄膜的接觸面積,進一步提高傳感器的感應區。產品結構:參照中間示意圖,自上而下順序為:42第二屏蔽層,3絕緣層,2覆蓋電極層,1壓電薄膜,41第一屏蔽層;參照右側示意圖,最外側的上下表面還分
41、別設置有61上柔性襯底和62下柔性襯底作為其上下端的保護層、并將其包裹,只露出用于電信連接和信號傳輸的5接線端子。其中,電極層包括21直線型電極和21兩側的22U型電極,直線型電極21布置在U型電極U形口內圍。創新點:所述壓電薄膜一面設置有一條獨立的21直線型電極,形成第一電極第一電極;另設置一條獨立的22U型電極,形成第二電極;第一屏蔽層和第二第一屏蔽層和第二屏蔽層分別屏蔽層分別在壓電薄膜的上表面或下表面重合且電性搭接形成第三電極。第三電極。圖:能斯達圖:能斯達 一款新型壓電式柔性傳感器結構示意圖一款新型壓電式柔性傳感器結構示意圖61 上柔性襯底62 下柔性襯底42 第二屏蔽層41 第一屏蔽
42、層第一電極+第二電極21直線電極22U型電極22U型電極3 絕緣層1 壓電薄膜第三電極第三電極二、力的進階:六維力傳感器及在靈巧手上的應用請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明262.1 六維力矩傳感器六維力矩傳感器 力矩傳感器:力矩傳感器:可應用于工業機器人領域,實現末端執行器的精確控制,實現機械臂的“觸覺”功能,感知并測量全部的空間力學信息。根據測量力的維度,可以將力矩傳感器分為單維力、三維力和六維力。其中,單維力、三維力可以通過上文所述的觸覺傳感器實現。六維力傳感器:六維力傳感器:六維力傳感器是可以測量三個方向的力和三個力矩的力矩傳感器。一個完整的六維力傳感器結構包括頂板、彈性體、接地
43、板、傳感器板、信號處理板和底座,其中彈性體是六維力傳感器的核心部件。資料來源:劉濤針對智能假肢的六維力傳感器設計與標定技術研究,海伯森科技官網圖:不同維度力矩產品的測量維度圖:不同維度力矩產品的測量維度圖:六維力傳感器爆炸圖圖:六維力傳感器爆炸圖請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明272.2 六維力矩傳感器的原理分類六維力矩傳感器的原理分類 根據感測原理的不同,可以將六維力傳感器分為應變式(硅應變片/金屬箔應變片)、光學式和壓電式(壓電/電容)。性能比較:通過對比穩定性、成本、信噪比、動態性能和剛度五個維度,硅應變和金屬箔傳感器相比,兩者剛度類似,成本上金屬箔占優,硅應變在穩定性和信噪比方
44、面更優;電容和壓電傳感器相比,電容傳感器成本更低;光學傳感器在動態性能方面具有優勢。在傳感器外形尺寸不變的情況下,可以通過改變傳感器的電容結構和彈性體來實現測力范圍、精度和分辨率等測量指標調整,如,通過選擇強度更高的彈性體材料以提高測力范圍,通過軟件優化彈性體結構降低降低傳感器重量而提高測量精度,通過強度更高的材料+軟件優化彈性體結構同時提高測力范圍和精度。資料來源:劉濤針對智能假肢的六維力傳感器設計與標定技術研究,國海證券研究所表:不同材料力矩產品的維度比較表:不同材料力矩產品的維度比較結構方案常用測感單元測量原理優點缺點應變式硅應變片/金屬箔通過材料本身發生形變轉化為阻值的變化進行測量適合
45、靜態力或者速度變化不大的力的測量反應速度慢不能滿足對實時動態力的測量;受高溫影響大光學式光柵通過光柵形變反映力的變化動態性能方面具有優勢綜合表現較差壓電式壓電壓電材料外界載荷變化引起電荷變化動態性能和穩定性強成本高昂電容/極距變化引起電壓變化測量范圍廣、精度高、具有優異的動態響應性能;成本低剛度和信噪比一般圖:不同材料力矩產品的維度比較圖:不同材料力矩產品的維度比較請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明282.3 彈性體:六維力矩傳感器核心元件及檢測原理彈性體:六維力矩傳感器核心元件及檢測原理 彈性體是六維力傳感器的核心元件,其結構的設計對六維力傳感器的精度、靈敏度、維間耦合、動態性能等關鍵
46、性能參數起著重要作用。十字梁式的結構具有對稱性,可以測量水平和豎直方向的結構應變,因此被廣泛使用一直沿用至今。運作原理:通過彈性體上的應變片和應變效應原理,可以檢測力或力矩引起的微小形變,從而進行電路的測量和力矩的輸出。資料來源:韓明靈巧手指尖六維力傳感器的設計,劉濤針對智能假肢的六維力傳感器設計與標定技術研究,國海證券研究所表:不同應變片的結構表:不同應變片的結構圖:電阻式六維力傳感器檢測原理圖:電阻式六維力傳感器檢測原理結構方案提出者來自國家提出時間優點缺點圖示三垂直筋結構美國1975結構簡單,荷載能力強橫梁與垂直梁的耦合過大,精度較低雙環結構德國1982大幅削弱維間耦合,提高精度和靈敏度
47、彈性體的剛度過小,無法承載大載荷Maltese十字梁結構美國1970s有效減小彈性體的空間體積,能實現溫度補償,減小維間干擾,適合靜態測量存在較大的應力集中,抗過載能力弱,不適用動態檢測請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明292.4 微型六維力傳感器的靈巧手應用及難點微型六維力傳感器的靈巧手應用及難點 應用于靈巧手的六維力傳感器需要具有體積小,靈敏度高、力學特性好的特征,放置位置可以在指尖的內部,六維力傳感器的外部封裝結構為柱體,底部有四個螺紋孔,可與指尖背部連接,頂部與指尖連接,以檢測外力。其設計的難點之一在于彈性體需要保證在尺寸相對較小的空間內完成對各向力/力矩的精準檢測。微型六維力傳
48、感器的難度在于:1)指尖高度集成帶來的小型化需求:對于常見的電阻應變片式傳感器,由于檢測六個維度的力/力矩,使用貼片較多,尺寸較大,而靈巧手指尖內部空間狹小,導致機械裝配的難度較大,難以實現六維力傳感器的小型化設計;2)依靠算法解決耦合問題:目前小型多維力傳感器的彈性體多采用十字橫梁結構,這種結構在機械設計層面不能消除維間耦合,需要依靠算法實現維間解耦。ATI公司提供多軸力/力矩傳感器系統,其中,最小的六維力傳感器產品nano17直徑為17mm,高度14.5mm,最小測力值可達0.318克力,可以適用于機械手研究。資料來源:ATI官網,宇立儀器官網,國海證券研究所表:市面上部分微型六維力產品及
49、參數表:市面上部分微型六維力產品及參數ATImmHmmFx(N)/Fy(N)Fz(N)Mx(N.m)My(N.m)Nano171714.55070500宇立儀器矩陣解耦型,適用機器人&通用測試mmHmmFx(N)/Fy(N)Fz(N)Mx(N.m)My(N.m)M37XX&47XX系列15-13514-2850-6400100-100000.5-320其中,M37011514501000.5/0.5/0.5圖:圖:ATINanoATINano微型六維力傳感器微型六維力傳感器圖:宇立儀器微型六維力傳感器圖:宇立儀器微型六維力傳感器請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明302.5.1 標品六維力
50、供應商:柯力傳感標品六維力供應商:柯力傳感 柯力傳感:提供微型力矩傳感器(非六維力)、六維力傳感器、關節力矩傳感器等產品,合作下游機器人公司包括桃子自動化、德壹機器人和開普勒,覆蓋智能裝備、工業機器人、理療機器人、人形機器人等場景。資料來源:柯力傳感官網,國海證券研究所圖:柯力傳感標品六維力產品圖:柯力傳感標品六維力產品圖:柯力傳感部分微型力傳感器圖:柯力傳感部分微型力傳感器系列應用名稱量程重復精度溫飄 F.S/10材質Fx(N)/Fy(N)Fz(N)Mx(N.m)My(N.m)Mz(N.m)多維力傳感器六維力(自動化 機械臂受力檢測)B8050/100/200/30050/100/200/3
51、002/4/8/100.1%F.S0.1%鋁合金六維力(自動化 機床受力檢測)B82100-500100-7004/8/12/150.1%F.S0.1%鋁合金六維力(自動化 機床受力檢測)A90300-10001000-400030/50/700.1%F.S0.1%鋁合金六維力(自動化 機床受力檢測)C80100-400200-7008/10/12/150.1%F.S0.1%鋁合金人形機器人D651000-25002000-500080/120/160/2000.1%F.S0.1%不銹鋼人形機器人(微型)M30200-700300-10004/8/10/120.1%F.S0.1%不銹鋼應用名稱
52、量程 N.m重復精度溫飄 F.S/10材質電纜直徑微型力矩傳感器測試、自動化設備受力檢測MS系列50-10000.05%F.S0.05%不銹鋼3mm測試、自動化設備受力檢測NK系列200-20000.1%F.S0.05%不銹鋼3mm測試、機械臂受力檢測JTS系列50-2500.1%F.S0.05%合金鋼2mm表:柯力傳感部分微型力傳感器表:柯力傳感部分微型力傳感器表:柯力傳感部分標品六維力傳感器表:柯力傳感部分標品六維力傳感器請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明312.5.2 標品六維力供應商:宇立儀器標品六維力供應商:宇立儀器 提供微型六維力傳感器產品(15mm)和多種解耦工藝(矩陣式解
53、耦/算法解耦等)。資料來源:宇立儀器官網,國海證券研究所表:宇立儀器部分六維力傳感器參數及圖示表:宇立儀器部分六維力傳感器參數及圖示M37XX&47XX系列矩陣解耦型,使用機器人&通用測試 mmH mmFx(N)/Fy(N)Fz(N)Mx(N.m)My(N.m)Mz(N.m)遲滯串擾15-13514-2850-6400100-100000.5-320/M37011514501000.5/0.5/0.5/M 39XX系列大量程、結構解耦型,最大量程291600N mmH mmFx(N)/Fy(N)Fz(N)Mx(N.m)My(N.m)Mz(N.m)遲滯串擾40-18535-1351000-200
54、k1000-600k30-40k10-20k1%F.S5%F.SM38XX系列低量程、高精度工業級,適合于精密裝配、風洞測試等 mmH mmFx(N)/Fy(N)Fz(N)Mx(N.m)My(N.m)Mz(N.m)遲滯串擾30-20023-4440-104040-12001.5-2500.5%F.S2%F.S請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明322.5.3 標品六維力供應商:坤維科技標品六維力供應商:坤維科技 航天科研機構背景,配備標定檢測車間等。根據坤維科技公眾號,公司的六維力傳感器產品從30mm直徑到200mm直徑,量程范圍涵蓋20N20KN,可基本覆蓋人形機器人、協作機器人和小負載
55、六軸工業機器人的應用場景。資料來源:坤維科技官網,國海證券研究所圖:坤維科技微型力傳感器圖:坤維科技微型力傳感器表:坤維科技部分六維力及力矩傳感器參數表:坤維科技部分六維力及力矩傳感器參數系列應用名稱尺寸mm量程重復精度材質采樣頻率 HzFx(N)/Fy(N)Fz(N)Mx(N.m)My(N.m)Mz(N.m)六維力傳感器醫療手術、科學研究、工業自動化KWR36系列36H2130/50/80/500 30/50/80/5001.5/2/3/90.1%F.S鋁合金/合金鋼1000協作機器人、小型工業機器人KWR75系列 75H31.550-180050-30002-450.1%/0.5%F.S鋁
56、合金/合金鋼1000滿足了大多數力矩值大但力值偏小的客戶如切削打磨、機械加工KWR110系列110H26600-1200600-120080/100/1500.1%F.S合金鋼1000滿足細長體執行器的安裝要求,現已應用于數據機房巡檢、室外高壓電氣設備檢測領域KWR150系列150H35800-25001200-4500100/200/4000.1%/0.5%F.S鋁合金/合金鋼1000協作機器人底座、大型工業機器人末端KWR200系列200H40400-100020-15020/36/1500.2%F.S鋁合金/合金鋼1000指端力傳感器靈巧手和機械夾爪KWR-F系列 18126.520/5
57、0/0.1%F.S合金鋼/圖:坤維科技六維力傳感器圖:坤維科技六維力傳感器請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明332.5.4 標品六維力供應商:藍點觸控標品六維力供應商:藍點觸控 提供機器人力傳感器硬件、力控算法、行業工藝算法,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。解耦算法包括深度整合柔性力控算法與工藝算法。合作伙伴覆蓋智元、小米、千尋、眾擎、銀河通用等。資料來源:藍點觸控官網,國海證券研究所圖:藍點觸控標品六維力產品圖:藍點觸控標品六維力產品系列名稱尺寸量程重復精度材質Fx(N)/Fy(N)Fz(N)Mx(N
58、.m)My(N.m)Mz(N.m)人形六維力傳感器LA3535H2180/200/500160/400/10004/30/400.1%F.S高強度不銹鋼LA7777H141000/1600/20002000/3000/400060/60/1200.1%F.S高強度不銹鋼通用六維力傳感器LB6060H27.5170/200/500/1500350/400/900/30006/10/20/600.1%F.S航空鋁合金/高強度不銹鋼LB200200H38800/1200/20001600/2000/4000120/180/3000.1%F.S航空鋁合金/高強度不銹鋼表:藍點觸控部分標品六維力傳感器表
59、:藍點觸控部分標品六維力傳感器三、應用:搭載觸覺傳感器的靈巧手盤點請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明353.1 靈巧手廠商搭載多模態傳感器盤點靈巧手廠商搭載多模態傳感器盤點資料來源:各公司官網,中國傳動網,因時機器人公眾號,機器人大講堂公眾號,高工機器人,OYMotion公眾號,36氪Pro公眾號,國海證券研究所手部供應商產品視覺傳感器觸覺傳感器觸覺分布測量參數力傳感器因時機器人RH56BFX無無/有RH56DFX無無/有FTP無12個觸覺模塊指尖 指腹 手掌/有靈心巧手Linker Hand系列有有/三維力+紋理+溫度+接近覺/靈巧智能DEX 021量產版無有指腹法向力量程20N;接近
60、覺1cm有星動紀元XHAND1無每個指尖上采集120-300個均勻分布的三維力信息;每個觸覺傳感器上有20個分布的溫度陣列指尖三維力,力+紋理+溫度/淳棟數控(鈞舵)Mozart無有/三維力,抓握力+滑動+紋理/傲意科技ROHand無/力控和力反饋有上市公司產品視覺觸覺觸覺分布測量參數力傳感器雷賽智能DEX116無單手6個觸覺傳感器指腹濕度、滑動、振動等/兆威機電ZW HAND無有指尖實現定位和控制/本體廠產品視覺觸覺觸覺分布測量參數力傳感器宇樹科技DEX5無單手94個靈敏觸點,18組指尖 指腹 指根 手掌壓力/DEX3無單手33個觸點,9組指尖 指腹 手掌/帕西尼DexH13800萬像素相機
61、1140顆ITPU觸覺傳感單元指尖 指腹 手掌三維力及力矩,法向測量范圍0-25N,切向10N/戴盟機器人DMHand2640480和1280960像素級多維觸覺傳感器/單位面積有十幾萬個觸覺感受器/開普勒機器人NimbleMaster無96個觸點柔性傳感器指尖/表:靈巧手廠商搭載多模態傳感器盤點表:靈巧手廠商搭載多模態傳感器盤點四、相關標的及風險提示請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明37資料來源:各公司官網,各公司公告,wind,國海證券研究所分類標的代碼總市值(億元)PE主營業務2025E2026E2027E電機兆威機電003021305.20114.0289.3569.26微型驅動
62、系統供應商,提供高性能伺服電機、減速箱和齒輪零部件鳴志電器603728275.92170.11122.96-運動控制及智能照明產品綜合制造商,提供電機、伺服控制器和運動控制器產品腱繩及材料南山智尚30091890.2934.0326.9921.39超高分子量聚乙烯新材料產品,能夠滿足航空航天、海洋開發等產業應用大業股份60327833.08-輪胎骨架材料行業和胎圈鋼絲行業制造商,主營業務包括胎圈鋼絲和鋼簾線等傳感器柯力傳感603662191.3953.4244.7444.32傳感器以及工業物聯網系統及多場景應用解決方案供應商柔性皮膚漢威科技300007135.14118.5497.2281.9
63、0氣體傳感器及儀表制造商、物聯網解決方案提供商,提供柔性壓力傳感器微型絲杠及驅動器恒立液壓601100997.8434.1029.1026.07線性驅動器杠供應商匯川技術3001241929.5434.4628.6424.04組建了人形機器人團隊,研發出了運動控制、伺服驅動、無框力矩電機等人形機器人的核心部件信捷電氣60341672.1124.8220.3616.08積極布局空心杯電機等核心零部件4.1 相關標的相關標的 相關投資標的:建議關注:建議關注:1)電機:兆威機電、鳴志電器等;2)腱繩及材料:南山智尚、大業股份等;3)傳感器:柯力傳感等;4)柔性皮膚:漢威科技等;5)微型絲杠及驅動器
64、:恒立液壓、匯川技術、信捷電氣等。表:相關標的梳理表:相關標的梳理各公司盈利預測均來源于wind一致預期,總市值數據統計截至2025年4月30日請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明384.2 風險提示風險提示u人形機器人行業進展不及預期風險:人形機器人行業進展不及預期風險:人形機器人行業硬件技術及軟件技術(大腦及大模型、小腦及運控技術等)發展低于預期,將對人形機器人技術成熟的速度、后續商業化落地和放量節奏產生不利影響;u中美貿易摩擦超預期風險:中美貿易摩擦超預期風險:若美國對人形機器人中國配套供應鏈廠商加強技術封鎖和關稅限制,將對機器人國產產業鏈中的企業技術革新造成不利影響,增加關稅負擔、
65、經營成本和海外供應鏈不穩定性等;u靈巧手核心技術迭代不及預期的風險:靈巧手核心技術迭代不及預期的風險:當前各家公司靈巧手的技術路徑存在較大差異,存在驅動方案、傳動方案等多種路徑,最終的技術路線仍未確定;u重點關注公司業績不及預期風險:重點關注公司業績不及預期風險:靈巧手未來技術路線不確定性大,放量時間節點未確定,存在前期投入成本難以收回的風險;涉及上游零部件供應商眾多,行業競爭較為激烈;u報告中使用的公開資料滯后性風險:報告中使用的公開資料滯后性風險:人形機器人行業技術方案多樣,迭代速度快,研究報告中使用的公開資料可能存在信息滯后或更新不及時的風險。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明39
66、研究小組介紹研究小組介紹張鈺瑩,本報告中的分析師均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,以勤勉的職業態度,獨立,客觀的出具本報告。本報告清晰準確的反映了分析師本人的研究觀點。分析師本人不曾因,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取到任何形式的補償。分析分析師承師承諾諾行業投資評級行業投資評級國海證券投資評級標準國海證券投資評級標準推薦:行業基本面向好,行業指數領先滬深300指數;中性:行業基本面穩定,行業指數跟隨滬深300指數;回避:行業基本面向淡,行業指數落后滬深300指數。股票投資評級股票投資評級買入:相對滬深300 指數漲幅20%以上;增持
67、:相對滬深300 指數漲幅介于10%20%之間;中性:相對滬深300 指數漲幅介于-10%10%之間;賣出:相對滬深300 指數跌幅10%以上。機械小組介紹機械小組介紹張鈺瑩,機械行業首席分析師,致力于前瞻研究及深度研究,擅長自上而下與自下而上相結合挖掘機械板塊投資機會。孟美辰,機械行業研究助理,2025年4月加入國海證券研究所,主要研究方向為機器人核心硬件,擅長從宏觀趨勢和前沿技術分析中判斷機會。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明40免責聲明和風險提示免責聲明和風險提示免責聲明免責聲明本報告的風險等級定級為R3,僅供符合國海證券股份有限公司(簡稱“本公司”)投資者適當性管理要求的客戶(
68、簡稱“客戶”)使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶??蛻艏?或投資者應當認識到有關本報告的短信提示、電話推薦等只是研究觀點的簡要溝通,需以本公司的完整報告為準,本公司接受客戶的后續問詢。本公司具有中國證監會許可的證券投資咨詢業務資格。本報告中的信息均來源于公開資料及合法獲得的相關內部外部報告資料,本公司對這些信息的準確性及完整性不作任何保證,不保證其中的信息已做最新變更,也不保證相關的建議不會發生任何變更。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
69、致的報告。報告中的內容和意見僅供參考,在任何情況下,本報告中所表達的意見并不構成對所述證券買賣的出價和征價。本公司及其本公司員工對使用本報告及其內容所引發的任何直接或間接損失概不負責。本公司或關聯機構可能會持有報告中所提到的公司所發行的證券頭寸并進行交易,還可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等服務。本公司在知曉范圍內依法合規地履行披露義務。市場有風險,投資需謹慎。投資者不應將本報告為作出投資決策的唯一參考因素,亦不應認為本報告可以取代自己的判斷。在決定投資前,如有需要,投資者務必向本公司或其他專業人士咨詢并謹慎決策。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任
70、何人的投資建議。投資者務必注意,其據此做出的任何投資決策與本公司、本公司員工或者關聯機構無關。若本公司以外的其他機構(以下簡稱“該機構”)發送本報告,則由該機構獨自為此發送行為負責。通過此途徑獲得本報告的投資者應自行聯系該機構以要求獲悉更詳細信息。本報告不構成本公司向該機構之客戶提供的投資建議。任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。本公司、本公司員工或者關聯機構亦不為該機構之客戶因使用本報告或報告所載內容引起的任何損失承擔任何責任。風險提示風險提示本報告版權歸國海證券所有。未經本公司的明確書面特別授權或協議約定,除法律規定的情況外,任何人不得對本報告的任何內容
71、進行發布、復制、編輯、改編、轉載、播放、展示或以其他任何方式非法使用本報告的部分或者全部內容,否則均構成對本公司版權的侵害,本公司有權依法追究其法律責任。鄭重聲明鄭重聲明請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明41心懷家國,洞悉四海國海研究深圳國海研究深圳深圳市福田區竹子林四路光大銀行大廈28F郵編:518041電話:0755-83706353國海研究上海國海研究上海上海市黃浦區綠地外灘中心C1棟國海證券大廈郵編:200023電話:021-61981300國海研究北京國海研究北京北京市海淀區西直門外大街168號騰達大廈25F郵編:100044電話:010-88576597國海證券研究所機械研究團隊國海證券研究所機械研究團隊