《電子行業智駕到具身智能系列報告(一):從智駕到具身智能——感官-250511(55頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《電子行業智駕到具身智能系列報告(一):從智駕到具身智能——感官-250511(55頁).pdf(55頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 Table_Info1 電子電子 Table_Date 發布時間:發布時間:2025-05-11 Table_Invest 優于大勢優于大勢 上次評級:優于大勢 Table_PicQuote 歷史收益率曲線 Table_Trend 漲跌幅(%)1M 3M 12M 絕對收益-6%-3%28%相對收益-3%-2%23%Table_Market 行業數據 成分股數量(只)461 總市值(億)86318 流通市值(億)44345 市盈率(倍)59.51 市凈率(倍)3.66 成分股總營收(億)34627 成分股總凈利潤(億)1344 成分股資
2、產負債率(%)48.11 相關報告 華為 CloudMatrix 384 超節點發布,國產大規模算力集群首秀-20250417 蘋果上新 iPhone 16e,AI 終端滲透有望加速 -20250222 熱管理行業深度報告:摩爾盡,散熱興-20250213 Table_Author 證券分析師:李玖證券分析師:李玖 執業證書編號:S0550522030001 17796350403 研究助理:黃磊研究助理:黃磊 執業證書編號:S0550124060014 13776622541 Table_Title 證券研究報告/行業深度報告 從智駕到具身智能從智駕到具身智能感官感官 智駕到具身智能系列報告
3、智駕到具身智能系列報告(一)(一)報告摘要:報告摘要:Table_Summary 如所有智能體那樣,決定機器人“智能化”水平的主要是數據、算法和算力,其中,數據又可進一步拆分為“模態”和“場景”。本系列將重點放在“模態”上,即傳感器。感知子系統是智能化的“起點”。感知子系統是智能化的“起點”?,F代機器人系統從算法上可以劃分為以下六大子系統:1)感知子系統,2)定位與建圖子系統,3)決策與規劃子系統,4)運動控制子系統,5)執行器/驅動子系統,6)人機交互與通信子系統。每個子系統各司其職、緊密協作,共同完成“感知決策執行”的閉環控制。傳感器可分為內部傳感器和外部傳感器傳感器可分為內部傳感器和外部
4、傳感器,“多模態融合算法”是當前的重“多模態融合算法”是當前的重要卡點要卡點。內部模態(Proprioceptive)傳感器負責反饋機器人本體的運動學和動力學信息,常見包括慣性測量單元(IMU)、關節/輪速編碼器以及力/扭矩傳感器;外部模態傳感器則用于采集環境的物理與化學特征,以幫助機器人理解周圍場景并規劃行動路徑,常見包括視覺成像設備(如 RGB 相機、立體視覺、深度相機和紅外熱成像)、各類型雷達、觸覺傳感器、麥克風陣列等。針對多模態數據融合方法,主流方案可分為三大范式:數據級(早融合)、特征級(深度融合)與決策級(晚融合)。但當前多模態數據融合質量低等問題正制約著人形機器人的發展。智能化智
5、能化提升需要更多的傳感器。提升需要更多的傳感器。全球機器人傳感器市場高速增長,技術迭代和場景落地驅動各個細分賽道顯著增長。3D 視覺感知市場 2022 年市場規模約 82 億美元,隨人形機器人、自動駕駛等需求擴張;六維力矩傳感器預計 2030 年達到 143.3 億元;柔性觸覺傳感器市場 2022 年全球市場規模約 15.3 億美元,未來 8 年 CAGR 接近 20%。視覺傳感器、雷達、IMU、力/力矩傳感器、編碼器、觸覺傳感器、聽覺傳感器等都將有快速增長。人形機器人的“骨架”、“大腦”和“小腦”同樣重要。人形機器人的“骨架”、“大腦”和“小腦”同樣重要。人形機器人是一種復雜的機電一體化系統
6、。因此,在進行機器人整體設計時,必須針對特定的應用場景,將機械結構、計算系統和算法作為一個整體進行考慮。投資建議:投資建議:建議關注 1)視覺傳感器:凌云光等;2)激光雷達:速騰聚創等;3)IMU:芯動聯科、敏芯股份、睿創微納等;4)力傳感器:安培龍、柯力傳感等。風險提示:風險提示:人形機器人發展不及預期人形機器人發展不及預期,傳感器市場傳感器市場競爭格局惡化競爭格局惡化 -20%0%20%40%60%2024/42024/7 2024/10 2025/1電子滬深300 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 2/55 電子電子/行業深度行業深度 目目 錄錄 1.人形機器人概
7、況人形機器人概況.5 1.1.人形機器人定義.5 1.2.人形機器人發展歷史.6 2.機器人的多模態感知融合能力是“智能”的關鍵機器人的多模態感知融合能力是“智能”的關鍵.8 2.1.機器人核心包括六大子系統.8 2.2.“模態”是決定機器人“智能化”水平的關鍵.10 2.3.“多模態融合算法”是當前的重要卡點.12 3.機器人的多種“感官”機器人的多種“感官”.15 3.1.特斯拉和宇樹機器人傳感方案對比.15 3.2.視覺傳感器.16 3.2.1.機器視覺.16 3.2.2.工業相機.18 3.2.3.CMOS 圖像傳感器.21 3.3.雷達.25 3.3.1.雷達基礎分類.25 3.3.
8、2.激光雷達.25 3.3.3.毫米波雷達.27 3.4.慣性測量單元.28 3.5.力/力矩傳感器.28 3.6.編碼器.29 3.7.觸覺傳感器.31 3.8.聽覺傳感器.31 4.人形機器人的“骨架”、“大腦”和“小腦”人形機器人的“骨架”、“大腦”和“小腦”.33 4.1.人形機器人的“骨架”.33 4.1.1.一般設計原理.33 4.1.2.質量分布.33 4.1.3.機械共振.33 4.1.4.軀干結構.33 4.1.5.下肢.34 4.2.人形機器人的“大腦”.38 4.2.1.嵌入式主板.38 4.2.2.通信總線.38 4.2.3.無線通信.39 4.3.人形機器人的“小腦”
9、.40 4.3.1.執行器.40 4.3.2.減速器.42 5.核心標的核心標的.47 5.1.凌云光:機器視覺龍頭,具身智能領域持續突破.47 5.2.速騰聚創:激光雷達龍頭,機器人成第二增長曲線.47 5.3.芯動聯科:高性能 MEMS 慣性傳感器龍頭.48 5.4.敏芯股份:MEMS 平臺型公司,壓力類產品快速放量.49 5.5.睿創微納:多維感知龍頭,毫米波雷達技術突破.50 5.6.安培龍:陶瓷傳感器龍頭,六維力傳感器加速推進.50 5.7.柯力傳感:國內應變式傳感器龍頭,布局傳感器產業森林.51 6.風險提示風險提示.53 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明
10、3/55 電子電子/行業深度行業深度 6.1.人形機器人發展不及預期.53 6.2.傳感器市場發展不及預期.53 6.3.競爭風險加劇.53 6.4.技術方案迭代導致傳感方案發生變化.53 圖表目錄圖表目錄 圖圖 1:各種人形機器人:各種人形機器人.5 圖圖 2:機器人組成原理圖:機器人組成原理圖.9 圖圖 3:多模態融合方法框圖:多模態融合方法框圖.13 圖圖 4:MV3D-Net 原理圖原理圖.13 圖圖 5:MVX-Net 原理圖原理圖.14 圖圖 6:Apollo 系統框架圖系統框架圖.14 圖圖 7:Tesla Optimus.15 圖圖 8:宇樹機器人:宇樹機器人.16 圖圖 9:
11、機器視覺核心部件關系:機器視覺核心部件關系.17 圖圖 10:機器視覺產業鏈價值拆分:機器視覺產業鏈價值拆分.18 圖圖 11:工業相機示意圖:工業相機示意圖.20 圖圖 12:圖像采集卡示意圖:圖像采集卡示意圖.20 圖圖 13:CMOS 圖像傳感器示意圖圖像傳感器示意圖.22 圖圖 14:CMOS 圖像傳感器市場規模圖像傳感器市場規模.22 圖圖 15:前照式:前照式/背照式背照式 CMOS 圖像傳感器剖面圖圖像傳感器剖面圖.22 圖圖 16:堆棧式:堆棧式 CMOS 圖像傳感器結構圖圖像傳感器結構圖.22 圖圖 17:全球機器人雷達激光解決方案市場規模全球機器人雷達激光解決方案市場規模.
12、26 圖圖 18:全球毫米波雷達競爭格局全球毫米波雷達競爭格局.27 圖圖 19:IMU 競爭格局競爭格局.28 圖圖 20:IMU 市場規模市場規模.28 圖圖 21:力傳感器競爭格局:力傳感器競爭格局.29 圖圖 22:力傳感器市場規模:力傳感器市場規模.29 圖圖 23:中國編碼器競爭格局:中國編碼器競爭格局.30 圖圖 24:編碼器樣式:編碼器樣式.30 圖圖 25:MEMS 麥克風競爭格局麥克風競爭格局.32 圖圖 26:MEMS 麥克風市場規模麥克風市場規模.32 圖圖 27:人形機器人的骨架示意圖:人形機器人的骨架示意圖.34 圖圖 28:人形機器人單腿運動關節的排布和自由度的分
13、配:人形機器人單腿運動關節的排布和自由度的分配.35 圖圖 29:MX-160T 人形機器人腿部控制示意圖人形機器人腿部控制示意圖.35 圖圖 30:串聯傳動人形機器人腿部控制示意圖:串聯傳動人形機器人腿部控制示意圖.36 圖圖 31:并聯傳動人形機器人腿部控制示意圖(:并聯傳動人形機器人腿部控制示意圖(DURUS 機器人)機器人).37 圖圖 32:直流電動機的工作原理:直流電動機的工作原理.40 圖圖 33:交流電動機的散熱示意圖:交流電動機的散熱示意圖.41 圖圖 34:Atlas 腿部液壓系統示意圖腿部液壓系統示意圖.41 圖圖 35:Mac Kibben 肌肉氣動執行示意圖肌肉氣動執
14、行示意圖.42 圖圖 36:RV 減速器示意圖減速器示意圖.43 圖圖 37:諧波減速器示意圖:諧波減速器示意圖.43 圖圖 38:諧波減速器運行示意圖:諧波減速器運行示意圖.44 圖圖 39:凌云光營業收入趨勢:凌云光營業收入趨勢.47 圖圖 40:凌云光歸母凈利潤趨勢:凌云光歸母凈利潤趨勢.47 圖圖 41:芯動聯科營業收入趨勢:芯動聯科營業收入趨勢.48 圖圖 42:芯動聯科歸母凈利潤趨勢:芯動聯科歸母凈利潤趨勢.48 圖圖 43:敏芯股份營業收入趨勢:敏芯股份營業收入趨勢.49 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 4/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 44:
15、敏芯股份歸母凈利潤趨勢:敏芯股份歸母凈利潤趨勢.49 圖圖 45:睿創微納營業收入趨勢:睿創微納營業收入趨勢.50 圖圖 46:睿創微納歸母凈利潤趨勢:睿創微納歸母凈利潤趨勢.50 圖圖 47:安培龍營業收入趨勢:安培龍營業收入趨勢.51 圖圖 48:安培龍歸母凈利潤趨勢:安培龍歸母凈利潤趨勢.51 圖圖 49:柯力傳感營業收入趨勢:柯力傳感營業收入趨勢.51 圖圖 50:柯力傳感歸母凈利潤趨勢:柯力傳感歸母凈利潤趨勢.51 表表 1:人形機器人發展歷程:人形機器人發展歷程.6 表表 2:決定智能化水平的是“大腦”和“器官”:決定智能化水平的是“大腦”和“器官”.10 表表 3:人類感覺與傳感
16、器對比:人類感覺與傳感器對比.11 表表 4:人類感覺與傳感器對比(續):人類感覺與傳感器對比(續).12 表表 5:機器視覺與人類視覺對比:機器視覺與人類視覺對比.18 表表 6:工業相機細分市場空間測算:工業相機細分市場空間測算.19 表表 7:工業相機競爭格局:工業相機競爭格局.20 表表 8:2021 年中國機器視覺工業相機按市場規模年中國機器視覺工業相機按市場規模/出貨量的排名情況出貨量的排名情況.21 表表 9:CMOS 不同參數產品應用領域不同參數產品應用領域.23 表表 10:圖像傳感器主要參數:圖像傳感器主要參數.24 表表 11:雷達與攝像頭對比:雷達與攝像頭對比.25 表
17、表 12:激光雷達分類:激光雷達分類.26 表表 13:三種主流編碼器簡介:三種主流編碼器簡介.30 表表 14:三種基本傳動結構:三種基本傳動結構.36 表表 15:各種機器人所用的:各種機器人所用的 CPU.38 表表 16:兩種通信總線:兩種通信總線.39 表表 17:RV 減速器和諧波減速器在工業機器人端對比減速器和諧波減速器在工業機器人端對比.44 表表 18:RV 減速器和諧波減速器技術指標對比減速器和諧波減速器技術指標對比.45 表表 19:國內外減速器公司簡介:國內外減速器公司簡介.46 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 5/55 電子電子/行業深度行業
18、深度 1.人形機器人概況人形機器人概況 1.1.人形機器人定義 人人形形機器人機器人(Android/humanoid robot)是一種旨在模仿)是一種旨在模仿人類人類外觀和行為的外觀和行為的機器人,機器人,又稱又稱仿生人仿生人,尤其特指具有和人類相似肌體的種類,尤其特指具有和人類相似肌體的種類。人形機器人集機電、材料、計算機、傳感器、控制技術等多門學科于一體,其設計可能用于實現具體功能,例如與人類工具和環境交互,用于進行實驗,例如研究雙足運動,或用于其他目的。一般來說,人形機器人有一個軀干、一個頭、兩條手臂和兩條腿。但是某些形式的人形機器人可能只對身體的一部分進行建模,例如腰部以上和人類相
19、似,而腰部以下采用底座或者滾輪形式,以此增加穩定性。一些人形機器人的頭部可能還設計用于復制人類面部特征,例如眼睛和嘴巴。圖圖 1:各種人形機器人:各種人形機器人 數據來源:東北證券,百度圖片 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 6/55 電子電子/行業深度行業深度 1.2.人形機器人發展歷史 全球范圍機器人發展數十年,多種類型共筑人工智能新時代。全球范圍機器人發展數十年,多種類型共筑人工智能新時代。人形機器人的發展歷史可以追溯到 15 世紀末的達芬奇時代,當時達芬奇制作了一份古老的“類人機器人設計草圖”一個由風力和水力驅動的“機器武士”,由此開啟了人類對于研制“人形機器人
20、”的幻想。然而直到 1927 年,美國西屋公司才制造了世界上第一臺人形機器人“Televox”,可以接聽電話,并根據接收到的信號來控制簡單的過程,以及回答一些問題。隨后西屋公司在 1937 年基于 Televox 制造出“摩托人 Elektro”,被認為是真正的第一個人形機器人。Elektro 身高 210 厘米,體重超過 120 公斤,能夠執行26 種不同的日?;顒?,包括交談,計數和吸煙。1972 年早稻田大學研制出 WABOT-1 機器人,是世界上第一臺全尺寸人形機器人,能夠用日語交流,導航房間并抓握和運輸物體。后來的 WABOT-2 能夠讀取樂譜并彈奏電子鍵盤。2000 年,本田推出能夠
21、跳躍、上下樓梯的人形機器人 ASIMO,人形機器人的發展方向逐步成熟。此后2006 年 Aldebaran Robotics 發布了 Nao,2014 年軟銀推出了 Pepper,在商用社交領域取得巨大成功。作為當今動力型人形機器人領先廠商,波士頓動力在 2019 年發布了全新的人形機器人 Atlas,可以進行后空翻,跑酷等多種高難度動作。2022 年,馬斯克宣布在 9 月的 AI 日推出最新的特斯拉人形機器人 Optimus 原型機,再次將人形機器人推向大眾視野之中,引起市場重點關注。表表 1:人形機器人發展歷程:人形機器人發展歷程 日期 開發者 名稱 所屬系列 1495 年 達芬奇 達芬奇
22、機器人 1973 年 加藤一郎 Wabot-1 Wabot 系列 1986 年 本田技研工業 E0 Honda E 系列 2000 年 10 月 本田技研工業 ASIMO 2000 年 11 月 索尼 SDR-3X 2000 年 11 月 國防科技大學 先行者 2005 年 富士通 Enon(機器人)2005 年 TOSY TOPIO(機器人)2005 年 豐田汽車 Partner(機器人)2006 年 PAL Robotics REEM-A REEM 系列 2013 年 7 月 波士頓動力公司 Atlas 機器人 2014 年 6 月 Aldebaran Robotics Pepper 20
23、21 年 優必選 Walker X Walker 系列 2022 年 8 月 小米 CyberOne 2023 年 智元機器人 遠征 A1 2023 年 傅利葉智能 GR-1 2024 年 宇樹科技 G1 2024 年 眾擎 SE01 數據來源:東北證券,公開資料 我國我國人形人形機器人起步晚,機器人起步晚,但但發展迅猛。發展迅猛。我國的第一臺人形機器人誕生于 2000 年,國防科技大學成功研制了我國第一臺仿人型機器人“先行者”,有一定的語言功能,可以動態步行。而我國第一臺可商用的雙足人形機器人由優必選科技所推出,從原型機到最新一代產品,已經在五年內迭代了4次。2021年推出的Walker X
24、,身高130cm,請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 7/55 電子電子/行業深度行業深度 體重 63kg,具備 41 個高性能伺服關節構成的靈巧四肢,以及多維力覺、多目立體視覺、全向聽覺和慣性、測距等全方位的感知系統,可以實現平穩快速的行走和精準安全的操作。當前宇樹機器人、智元機器人等國內公司均已涌現出來。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 8/55 電子電子/行業深度行業深度 2.機器人的多模態機器人的多模態感知感知融合融合能力能力是“智能”的關鍵是“智能”的關鍵 2.1.機器人核心包括六大子系統 現代機器人系統現代機器人系統從算法上從算法上可以
25、劃分為以下六大子系統,每個子系統各司其職、緊密可以劃分為以下六大子系統,每個子系統各司其職、緊密協作,共同完成“感知協作,共同完成“感知決策決策執行”的閉環控制:執行”的閉環控制:1)感知子系統:)感知子系統:負責從多種傳感器(如攝像頭、LiDAR、IMU、觸覺傳感器等)采集原始環境和自身狀態數據,并進行預處理與特征提取,為后續定位和決策提供輸入。2)定位與建圖子系統:)定位與建圖子系統:基于感知數據(通常是視覺和/或激光雷達與慣性測量)進行自身位姿估計(里程計)及環境地圖構建(SLAM),為路徑規劃與避障打下基礎。3)決策與規劃子系統:)決策與規劃子系統:在已知的環境地圖和任務目標下,進行全
26、局路徑規劃、局部軌跡生成和行為決策,包括任務調度、路徑優化和避障策略。4)運動控制子系統:)運動控制子系統:將規劃出的期望軌跡轉換為閉環控制指令,通常包含軌跡跟蹤控制、運動學/動力學控制器,以及安全監測(如限速、碰撞檢測)模塊。5)執行器)執行器/驅動子系統:驅動子系統:包括電機、伺服驅動器、機械臂關節和末端執行器(如抓手、焊槍等),按照運動控制指令精確執行具體力學動作。6)人機交互與通信子系統:)人機交互與通信子系統:提供用戶接口(GUI、語音或觸摸屏)、遠程監控與調度,還負責多機器人之間或與云平臺的數據通信與協調。不同應用場景(如服務、工業、倉儲或醫療機器人)會根據需求進一步細化或合并某些
27、子系統,但大體上都圍繞這六個核心模塊展開。而感知子系統是整套系統的起點和入口。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 9/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 2:機器人組成原理圖:機器人組成原理圖 數據來源:公開資料整理,東北證券 在機器人感知子系統中,傳感器充當“眼睛”“耳朵”“皮膚”等角色,直接決定了在機器人感知子系統中,傳感器充當“眼睛”“耳朵”“皮膚”等角色,直接決定了智能體對環境的感知深度與精度。智能體對環境的感知深度與精度。常見的視覺傳感器包括高分辨率攝像頭(CCD/CMOS)和深度相機,它們可捕捉環境的紋理與深度信息;激光雷達(LiDAR)通過發射激光束并接
28、收反射信號,能夠以毫米級精度重構三維點云;毫米波雷達則依托電磁波穿透性,在惡劣天氣和灰塵條件下保持穩??;慣性測量單元(IMU)結合陀螺儀與加速度計,提供高頻運動狀態估計;超聲波傳感器、氣體與化學傳感器則擴展了觸覺與化學成分檢測能力。這些傳感器在分辨率、采樣頻率、視場范圍、抗干擾能力和功耗成本等方面各有側重,通常需要根據機器人的應用場景(如自動駕駛、倉儲搬運、醫療手術等)做權衡選型,以確保感知數據既全面又高效。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 10/55 電子電子/行業深度行業深度 表表 2:決定智能化水平的是“大腦”和“器官”:決定智能化水平的是“大腦”和“器官”四大系
29、統 具體包括 大腦 決策系統 通過感知和思維,規劃和確定機器人的任務 器官 感知系統 內部傳感器(檢測自身狀態,如關節的運動狀態)外部傳感器(感知外部世界,檢測作業對象與作業環境的狀態)骨架 多自由度的關節式機械系統 驅動裝置(能源、動力)減速器(將高速運動變為低速運動)運動傳動機構 關節部分機構(相當于手臂)把持機構,末端執行器,端拾器(相當于手)移動機構,行走機構(相當于腿腳)變位機等周邊設備(配合機器人工作的輔助工作)小腦 控制系統 驅動控制器(伺服控制器,如控制各關節驅動電機)運動控制器(規劃、協調機器人各關節的運動,軌跡控制)作業控制器(環境監測,任務規劃,確定所要進行的作業流程)數
30、據來源:公開資料整理,東北證券 2.2.“模態”是決定機器人“智能化”水平的關鍵 正如所有正如所有 AI 那樣,決定其“智能化”水平的主要是數據和算法,其中,數據包括那樣,決定其“智能化”水平的主要是數據和算法,其中,數據包括“模態”和“場景”,“模態”和“場景”,本篇將重點放在“模態”上,即傳感器。本篇將重點放在“模態”上,即傳感器。外部模態(外部模態(Exteroceptive)傳感器則用于采集環境的物理與化學特征,以幫助機器)傳感器則用于采集環境的物理與化學特征,以幫助機器人理解周圍場景并規劃行動路徑。人理解周圍場景并規劃行動路徑。視覺成像設備(如 RGB 相機、立體視覺、深度相機和紅外
31、熱成像)可捕捉環境的二維或三維視覺信息;激光雷達(LiDAR)基于飛行時間測距原理輸出高精度點云,用于精細建圖與障礙物檢測;毫米波雷達和超聲波傳感器分別適合遠距和近距探測,具備抗塵、抗雨的全天候能力;觸覺傳感器(Tactile)陣列可感知物體表面接觸情況;麥克風陣列用于聲源定位和語音交互;化學氣體傳感器可監測空氣中有害氣體濃度;全球定位系統(GPS/北斗)、磁力計與氣壓計等則提供宏觀定位與高度信息。內部模態(內部模態(Proprioceptive)傳感器負責反饋機器人本體的運動學和動力學信息,常)傳感器負責反饋機器人本體的運動學和動力學信息,常見的包括慣性測量單元(見的包括慣性測量單元(IMU
32、)、關節)、關節/輪速編碼器以及力輪速編碼器以及力/扭矩傳感器。扭矩傳感器。IMU 通過加速度計和陀螺儀測量線加速度與角速度,有時還集成磁力計,用于在無外部參考的情況下估計姿態和速度;關節編碼器則提供每個關節或車輪的角度和轉速數據,以便進行精確里程計計算;力/扭矩傳感器分布在執行器或機體結構中,用于檢測接觸力和載荷變化,支持力控操作與平衡維護。為滿足特定應用場景,機器人還會配備溫濕度傳感、水下聲吶、氣流傳感甚至生物為滿足特定應用場景,機器人還會配備溫濕度傳感、水下聲吶、氣流傳感甚至生物電信號(如電信號(如 EMG)等專業模態。)等專業模態。實際系統中,這些內部與外部模態數據經過精確的時間和空間
33、標定后,通過濾波、優化和學習算法進行融合,為機器人提供對自身狀態和環境的全面認知,并最終驅動其自主感知與智能決策能力。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 11/55 電子電子/行業深度行業深度 表表 3:人類感覺與傳感器對比人類感覺與傳感器對比 分類 目的 人類感覺 主要功能 說明 傳感器類型 具體功能 外部傳感器 采集機器人周邊環境的信息,為導航、目標識別和避障等功能提供數據支持。視覺 識別顏色、形狀、運動等視覺信息 類似人眼,幫助機器人識別環境、物體和導航 攝像頭 采集環境圖像,實現視覺識別、目標檢測、車道和物體分類等,包括 CCD、CMOS、深度相機等 雷達(LiD
34、AR)利用測距構建 3D 環境模型,包括激光雷達、毫米波雷達和超聲雷達 聽覺 感知聲音的音調、音色和方向 類似人耳,用于聲音采集、語音識別和定位聲源 麥克風 捕捉環境聲音,進行語音識別、聲源定位和噪音監測 聲納傳感器 通過發射和接收聲波實現近距離測距,用于障礙物檢測和導航 嗅覺 辨別和識別空氣中的氣味 模擬人類嗅覺,可檢測特定化學物質或氣體濃度 氣敏傳感器 檢測空氣中各種氣體的濃度和種類,常用于監測環境安全和空氣質量 化學傳感器 檢測特定化學物質或污染物濃度,應用于工業、環境監測等領域 味覺 分辨酸、甜、苦、咸、鮮等味道 模擬味覺,主要應用于食品質量檢測或化學分析 味覺傳感器 模擬人體味覺,通
35、過檢測化學反應變化判斷味道類型,可用于食品檢測等應用 觸覺 感知觸碰、壓力、振動等觸覺信息 讓機器人能感知外界物體的接觸和施加的力,從而實現精細操作 觸覺傳感器 感知接觸、摩擦等觸摸信息,常用于機器人手、仿生皮膚等 壓力傳感器 測量接觸面或物體受到的壓力,廣泛應用于結構監測和觸覺反饋 痛覺 感知有害刺激,防止損傷 雖不是真正的“疼痛”,但可通過監控異常數據來保護機器人部件免受損害 溫度傳感器 測量溫度,監控設備或環境的熱狀態,用于保護和管理系統運行 力傳感器(用于檢測異常)檢測異常受力情況,及時反饋預警,防止機械損傷 其他外部感覺 主要用于與外部其他設備的信息交換 類似人和人交流的環境 通信類
36、(如WIFI、藍牙、GPS 定位等)檢測和接收無線通信信號,支持機器人與外部設備或網絡的信息交換 數據來源:公開資料整理,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 12/55 電子電子/行業深度行業深度 表表 4:人類感覺與傳感器對比(續):人類感覺與傳感器對比(續)分類 目的 人類感覺 主要功能 說明 傳感器類型 具體功能 內部傳感器 監測機器人自身狀態,幫助控制系統實時了解各部件的工作情況,從而實現精確控制和自我校正。前庭覺 感知平衡和空間定向 幫助機器人保持平衡和正確的空間定位 陀螺儀 測量角速度和旋轉方向,幫助確定物體姿態和方向 加速度計 測量加速度,提供運動
37、狀態信息,常與陀螺儀結合使用 慣性測量單元(IMU)綜合陀螺儀和加速度計數據,提供精確的姿態、運動和角度信息 本體覺 感知自身各部分位置、運動狀態及位置關系 類似人類的本體感覺,使機器人了解自身結構的狀態,以便實現精確控制和反饋調節 編碼器 精確測量旋轉角度和位移,用于閉環運動控制和位置反饋 位置傳感器 檢測內部結構或部件的精確位置,用于運動學和定位反饋 其他內部感覺 主要用于內部控制時的反饋 類似人體對力量的控制 力傳感器 測量作用力和力矩,常用于關節力反饋和精準操作控制 主要用于監督電子元器件的安全 類似人體免疫系統 電學傳感器 測量電壓、電流、電阻等電參數,監控系統電氣狀態,確保電子部件
38、正常工作 數據來源:公開資料整理,東北證券 2.3.“多模態融合算法”是當前的重要卡點 針對多模態數據融合方法,主流方案可分為三大范式:數據級(早融合)、特征級針對多模態數據融合方法,主流方案可分為三大范式:數據級(早融合)、特征級(深度融合)與決策級(晚融合)。(深度融合)與決策級(晚融合)。數據級融合將來自不同傳感器的原始信號在空間或時間上直接對齊并合并,例如將多目攝像頭圖像和 LiDAR 點云投影到同一坐標系后拼接輸入;特征級融合則在深度學習網絡內部,將各傳感器經獨立特征提取模塊得到的特征向量通過連接、加權或注意力機制混合,既保留了模態間的互補信息,又能放大關鍵信號;決策級融合則各自運行
39、單模態的檢測或識別模型,再基于置信度或投票機制整合最終結論。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 13/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 3:多模態融合方法框圖:多模態融合方法框圖 數據來源:公開資料整理,東北證券 數據級融合的典型案例之一是數據級融合的典型案例之一是 MV3D-Net 算法算法。在自動駕駛感知中,Multi-View 3D Networks(MV3D-Net)通過將 LiDAR 點云在鳥瞰圖(BEV)和平面圖與相機前視圖同步投影到同一坐標系,直接在輸入端拼接三種原始數據,送入統一的卷積網絡進行特征學習和目標檢測。這種方法無需在后續網絡中額外對齊或匹配
40、,能在早期就捕捉到跨模態的空間對應關系,從而提升 3D 檢測的精度與魯棒性。圖圖 4:MV3D-Net 原理圖原理圖 數據來源:MV3D-Net 論文,東北證券 特征級融合典型案例之一是特征級融合典型案例之一是 MVX-Net 算法。算法。MVX-Net 在多模態檢測中采用雙分支結構,分別對相機圖像和 LiDAR 點云進行獨立特征提取,得到二維圖像特征圖和三維體素特征后,通過注意力加權或通道拼接機制,將圖像特征注入點云分支的中層表示。融合后的高維特征既保留了圖像的紋理與語義信息,也兼顧了點云的幾何深度,從而在 3D 目標檢測和語義分割任務中取得了優異效果。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀
41、正文后的聲明及說明 14/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 5:MVX-Net 原理圖原理圖 數據來源:MVX-Net 論文,東北證券 決策級融合典型案例之一是百度決策級融合典型案例之一是百度 Apollo。Baidu Apollo 自動駕駛平臺在運行時并行調用相機端的 YOLOv3 系列輕量級檢測器與 LiDAR 端的 PointPillars 模型,各自獨立輸出目標類別和置信度。隨后,平臺根據預設規則或基于置信度加權的非極大值抑制(NMS)策略,對相同空間區域的多模態檢測結果進行融合決策,從而兼顧視覺和深度信息,顯著降低漏報與誤報。圖圖 6:Apollo 系統系統框架框架圖圖 數據來
42、源:百度,東北證券 當前,特征級融合憑借其在深度學習架構中自然嵌入多模態信息交互的優勢,已成當前,特征級融合憑借其在深度學習架構中自然嵌入多模態信息交互的優勢,已成為現代機器人系統最常用的為現代機器人系統最常用的多模態多模態融合方式。融合方式。1)在感知子系統中,特征級融合因其能夠在中間層高效地捕捉不同傳感器模態間的互補信息,并在計算復雜度與感知精度之間實現最佳平衡,已成為主流;2)在定位與建圖(SLAM/里程計)子系統中,為了同時兼顧稠密的空間幾何約束和高頻的運動先驗,研究者通常在中層優化或神經隱式表示中耦合 LiDAR、視覺與 IMU 特征;3)在決策與規劃子系統中,特征級融合被廣泛應用于
43、路徑規劃和動態避障等任務中,該方式通過在中層網絡里同時輸入環境語義、動態目標預測與自身運動學狀態的深度特征,使模型能夠自適應地平衡安全與效率;4)在運動控制子系統中,深度學習驅動的特征級融合已成為主流,典型做法是在中層網絡中融合編碼器、力/扭矩傳感器和 IMU 的多通道特征,以直接生成閉環控制指令。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 15/55 電子電子/行業深度行業深度 3.機器人的機器人的多種多種“感感官”官”3.1.特斯拉和宇樹機器人傳感方案對比 特斯拉特斯拉 Optimus 機器人采用純視覺感知機器人采用純視覺感知+六維力矩執行器方案。六維力矩執行器方案。特斯拉在
44、視覺感知部分應用采用純視覺方案,復用其 FSD(全自動駕駛)技術并融入 Autopilot 算法,被動視覺感知,通過多視點獲得 3D 場景信息。硬件配置為頭部 3 顆 Autopilot 攝像頭(左/右各 1 顆 2D 攝像頭+1 顆中央魚眼廣角攝像頭),覆蓋超 180視野。每路攝像頭采集信息后依靠胸腔內部 FSD 進行計算,基于 Transformer 架構的端到端模型,直接將視覺輸入映射為動作指令(如抓取、避障)。觸覺感知系統在每根手指指尖各一個柔性觸覺傳感器,在腳掌新增壓力分布傳感器,觸覺感知系統在每根手指指尖各一個柔性觸覺傳感器,在腳掌新增壓力分布傳感器,模擬人類足弓結構。模擬人類足弓
45、結構。力力/力矩傳感器方面,特斯拉力矩傳感器方面,特斯拉 Optimus 機器人將其傳感器集成至執行器上。機器人將其傳感器集成至執行器上。位于上臂和前臂的線性執行器結構:無框力矩電機+行星滾柱絲杠+力傳感器+編碼器(位置傳感器)+驅動器+球軸承+四點接觸球軸承;位于肩肘等關節的旋轉執行器結構:無框力矩電機+諧波減速器+力矩傳感器+雙編碼器(位置傳感器)+驅動器+交叉滾子軸承+角接觸球軸承。28 個關節內置微型單維力傳感器,監測電機負載,防止過載損壞,旋轉關節、線性關節和靈巧手關節配備編碼器。特斯拉 Optimus 還在手腕和腳腕各集成 1 顆六維力/力矩傳感器,提升機器人在靈活關節的感知活動精
46、度。慣性傳感器在胸腔集成慣性傳感器在胸腔集成 6 軸軸 IMU,實現姿態實時校準。,實現姿態實時校準。圖圖 7:Tesla Optimus 數據來源:Tesla,東北證券 宇樹人形機器人宇樹人形機器人 H1/G1 采用融合視覺方案。采用融合視覺方案。視覺感知方面,宇樹 H1/G1 分別采用1*雙目攝像頭 Intel RealSense Depth Camera D435i/D435+1*覽沃 MID-360/MID-361激光雷達,位于前額上方與后腦勺,提供 360視野。其深度相機核心模塊 D430 采用豪威科技 OV9282 芯片,并集成博世 6 軸 IMU 慣性傳感模組。觸覺傳感器方面觸覺
47、傳感器方面,可選可選 Dex3 靈巧手和靈巧手和 Dex5 靈巧手靈巧手。Dex3-1 三指靈巧手擁有單手7 個自由度和 9 個陣列傳感器(33 個壓力傳感器),Dex5-1 則具有 16 主動+4 被動自由度,可反向驅動,在掌心、指腹、指尖、指根分布 12 個觸覺陣列 94 個壓力傳感器。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 16/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 8:宇樹機器人宇樹機器人 數據來源:宇樹科技,東北證券 傳感器市場規模持續擴張,打開細分品類市場。傳感器市場規模持續擴張,打開細分品類市場。全球機器人傳感器市場高速增長,技術迭代和場景落地驅動行業規模持續
48、擴張。細分賽道中,3D 視覺感知市場 2022年市場規模約 82 億美元,隨人形機器人、自動駕駛等需求擴張,預計 2022-2030 CAGR 約 13.2%。六維力矩傳感器因價格較高應用較少目前市場規模較小,2023 年中國市場規模 2.35 億元,未來應用場景落地和廠商布局開發市場需求和規模量將快速上升,預計 2027 年將進入高速增長階段,2030 年預計達到 143.3 億元。機器人觸覺傳感器向高密度、高靈敏方向發展,柔性觸覺傳感器市場 2022 年全球市場規模約15.3 億美元,預計 2022-2029CAGR 為 17.9%。3.2.視覺傳感器 3.2.1.機器視覺 視覺傳感器是機
49、器人視覺傳感器是機器人最重要的傳感器最重要的傳感器。視覺傳感器是指利用光學元件和成像裝置獲取外部環境圖像信息的儀器,通常用圖像分辨率來描述視覺傳感器的性能,視覺傳感器的精度與分辨率、被測物體的檢測距離相關,被測物體距離越遠,其絕對的位置精度越差。在位置場景中,人形機器人需要精準規劃步伐,識別潛在接觸點以支持運動預測與控制,而視覺傳感器是完成這一任務的關鍵。機器視覺一般有 2D 視覺和 3D 視覺,高精度需求的人形機器人一般應用 3D 視覺方案,可采用結構光、ToF、雙目視覺等方案,根據具體需求進行選擇。1)雙(多)目視覺:)雙(多)目視覺:模擬人眼視差原理,通過不同角度攝像頭拍攝統一場景,運用
50、立體匹配算法計算視差并推導深度,精度可達厘米級。該方法硬件成本較低,但對算法要求較高,且對環境光敏感。2)結構光:)結構光:通過主動投射特定光再利用相機捕捉反射光形變,結合三角測量原理計算深度視覺信息。該方法具有高精度(毫米級)優勢,但易受平滑面反光影響,易受強光干擾,近距離檢測精度較差。3)ToF 飛行時間法:飛行時間法:通過發射光脈沖并測量往返時間計算物體距離,生成深度視覺圖像,又可細分為發射脈沖光的直接飛行時間法 dToF 和發射調制光的間接飛行時 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 17/55 電子電子/行業深度行業深度 間法 iToF。支持中遠距離,主動測量抗干
51、擾能力強,適合動態場景,但精度隨距離增大衰減,易受多路徑反射影響。機器視覺的本質是為機器植入“眼睛”和“大腦”。機器視覺的本質是為機器植入“眼睛”和“大腦”。機器視覺系統是集光學、機械、電子、計算、軟件等技術為一體的工業應用系統,它通過對電磁輻射的時空模式進行探測及感知,可以自動獲取一幅或多幅目標物體圖像,對所獲取圖像的各種特征量進行處理、分析和測量,根據測量結果做出定性分析和定量解釋,從而得到有關目標物體的某種認識并做出相應決策,執行可直接創造經濟價值或社會價值的功能活動。機器視覺為機器植入眼睛,代表著機器視覺利用環境和物體對光的反射來獲取及感知信息;為機器植入大腦,意味著機器視覺需要對信息
52、進行智能處理與分析,并應用分析得到的結果來執行相應的活動。圖圖 9:機器視覺核心部件關系:機器視覺核心部件關系 數據來源:??乒怆娬泄烧f明書,東北證券 人機對比,機器視覺在速度、精度、工作時間方面存在優勢。人機對比,機器視覺在速度、精度、工作時間方面存在優勢。在生產精度方面,受限于人眼的生理結構的局限性,人眼在彩色分辨能力、灰度分辨能力等多種視覺能力上顯著弱于機器視覺。高精度的機器視覺的加持下,通過選用合適的相機分辨率和光學元件制造的機器視覺能夠檢測人眼難以看到的物體細節,能有效提高工業生產的產品良品率。在生產效率方面,面對大批量的工業生產模式,機器視覺憑借其速度、準確度和可重復性等優勢,更擅
53、長定量測定的結構化場景,大大增加了生產效率。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 18/55 電子電子/行業深度行業深度 表表 5:機器視覺與人類視覺對比:機器視覺與人類視覺對比 項目項目 機器視覺機器視覺 人類視覺人類視覺 效率 效率高 效率低 速度 速度快 速度慢 精度 高精度 受主觀影響,精度一般 可靠性 檢測效果穩定可靠 易疲勞,受情緒波動 適應性 適應性差,容易受復雜環境變化影響 適應性強,可在復雜環境中識別目標 工作時間 可 24 小時無休工作 工作時間有限 信息集成 方便信息集成 不易信息集成 成本 成本持續降低,一次性投入 人力和管理成本持續上升 環境 適合
54、惡劣,危險環境工作 不適合惡劣,危險環境工作 彩色辨別能力 具有可量化優點 對色彩的辨別能力強,但容易受心理影響,無法量化 灰度分辨力 強,目前一般使用 256 個灰度級,采集系統可具有 10bit、12bit、16bit等灰度級 差,一般只能分辨 64 個灰度級 空間分辨力 目前有 4K*4K 的面陣攝像機和12K 的線陣攝像機,通過配備各種光學鏡頭,可以觀測小物件至微米,大物體至天體的目標 分辨率較差,無法觀看微小的目標 感光范圍 從紫外光到紅外光的較寬光譜范圍,另外有 X 光等特殊攝像機 400nm-750nm 范圍的可見光 數據來源:??乒怆娬泄烧f明書,東北證券 3.2.2.工業相機
55、工業相機和圖像采集卡占據機器視覺器件價值量最核心部分。工業相機和圖像采集卡占據機器視覺器件價值量最核心部分。機器視覺核心價值集中于產業鏈上游,硬件工藝與軟件算法決定產品技術天花板。機器視覺設備價值可拆分為上游零部件與軟件、中游組裝集成與售后維護,其中零部件價值量占比最高為 45%。在零部件中部分中,工業相機價值量遠超鏡頭、光源等部件,價值量占比達 52%,包含圖像傳感器、圖像采集卡與各類芯片,技術壁壘高,為機器視覺器件核心部件。圖圖 10:機器視覺產業鏈價值拆分機器視覺產業鏈價值拆分 數據來源:前瞻產業研究院,東北證券 注:上圖中工業相機價值包含圖像傳感器、圖像采集卡與各類芯片的價值量。請務必
56、閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 19/55 電子電子/行業深度行業深度 工業相機市場空間巨大,前景廣闊。工業相機市場空間巨大,前景廣闊。根據機器視覺產業聯盟(CMVU)數據,2021年中國機器視覺市場銷售額為 163.8 億元。細分市場中,按銷售額占比來看,工業面掃描相機(2D 面陣相機)、工業線掃描相機、智能相機(含視覺傳感器)、3D 相機(含 3D 采集設備)分別為 12.7%、4.9%,6.1%、5.9%,推算對應的市場規模分別為 20.80 億元、8.03 億元、9.99 億元、9.66 億元,合計 48.48 億元;2022-2024 年機器視覺行業規模預計將從
57、215.1 億元增長至 403.6 億元,實現年均 37.0%的復合增長,其中工業相機的市場規模根據推算預計 2024 年將達到 119.47 億元,2D 工業相機細分行業市場規模將達到 71.03 億元。表表 6:工業相機細分市場空間測算:工業相機細分市場空間測算 細分領域細分領域 項目項目 2021 年度市場規模年度市場規模占比占比 2021 年度市場規模年度市場規模(億元)(億元)2024 年度市場規模年度市場規模(預計)(預計)(億元)(億元)2D 工業相機 工業面掃描相機(2D面陣相機)12.7%20.80 51.26 工業線掃描相機 4.9%8.03 19.78 小計 17.6%2
58、8.83 71.03 智能相機(含視覺傳感器)6.1%9.99 24.62 3D 相機(含 3D 采集設備)5.9%9.66 23.81 合計合計 29.6%48.48 119.47 數據來源:關于合肥??乒怆娍萍脊煞萦邢薰臼状喂_發行股票并在科創板上市申請文件的第二輪審核問詢函的回復,東北證券 西方占據工業相機先發優勢,國產替代正在加速。西方占據工業相機先發優勢,國產替代正在加速。在工業相機領域,西方工業發達國家企業起步早、規模發展大、技術積累深厚、品牌影響力大,具有較強的設計研發、制造及銷售能力,并具有豐富的行業應用經驗,能夠針對用戶需求的變化不斷開發出新的產品和功能,在行業市場上占據較
59、大份額,整體處于領先地位。目前,歐美和日韓廠商占據了全球工業相機的主導地位,如 Keyence(基恩士)、Cognex(康耐視)、Teledyne Dalsa、Basler 等。我國對工業相機的研究和產品開發起步較晚,最初主要是國內的代理商代理國外品我國對工業相機的研究和產品開發起步較晚,最初主要是國內的代理商代理國外品牌的機器視覺產品。牌的機器視覺產品。近年來國內企業不斷加大研發投入,加快提升自主研發水平,隨著技術與經驗的積累,部分代理商開始銷售自主品牌的產品,國內先后涌現出多家自主研發工業相機的國產品牌。國內相關企業包括??乒怆?、??禉C器人(“??低暋弊庸荆?、華??萍迹ā按笕A股份”子公
60、司)、大恒圖像(“大恒科技”分公司及子公司,即中國大恒(集團)有限公司北京圖像視覺技術分公司及北京大恒圖像視覺有限公司)、奧普特等。國內企業憑借能夠提供本地化服務和定制化服務、對客戶需求快速響應、供貨周期靈活、產品性價比高等優勢,市場份額在逐年增長。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 20/55 電子電子/行業深度行業深度 表表 7:工業相機競爭格局:工業相機競爭格局 細分領域細分領域 代表企業代表企業 市場格局市場格局 工業面掃描相機 Basler、Dalsa、AVT、FLIR、??禉C器人、華??萍?、大恒圖像、??乒怆?Basler、FLIR、??禉C器人、華??萍?、大恒
61、圖像主要產品方向為中小分辨率面掃描相機;Dalsa、AVT 兼顧中小分辨率及高分辨率面掃描相機;??乒怆娨愿叻直媛使I面掃描相機市場為主,發展較為迅速 工業線掃描相機 Dalsa、??乒怆?、Basler、??禉C器人、華??萍?Dalsa 在線掃描相機市場占比高,產品應用范圍廣;??乒怆娨灾懈叨耸袌鰹榍腥朦c,產品布局全面,發展較為迅速;Basler 線掃描相機集中在低分辨率產品;??禉C器人、華??萍计鸩捷^晚 3D 相機 基 恩士、康耐視、Dalsa、Basler、??禉C器人、華??萍?基恩士和康耐視等國外廠商主導市場,在汽車制造等工業市場占比高,應用廣;Dalsa、Basler 和??禉C器人、華
62、??萍嫉绕鸩捷^晚,在物流等領域發展較為迅速 智能相機 基恩士、康耐視、??禉C器人、華??萍?國際和國內市場以基恩士、康耐視為主,國內市場??禉C器人、華??萍家餐瞥鱿盗挟a品并獲得一定市場份額 數據來源:關于合肥??乒怆娍萍脊煞萦邢薰臼状喂_發行股票并在科創板上市申請文件的第二輪審核問詢函的回復,東北證券 圖圖 11:工業相機示意圖:工業相機示意圖 圖圖 12:圖像采集卡示意圖:圖像采集卡示意圖 數據來源:關于合肥??乒怆娍萍脊煞萦邢薰臼状喂_發行股票并在科創板上市申請文件的第二輪審核問詢函的回復,東北證券 數據來源:關于合肥??乒怆娍萍脊煞萦邢薰臼状喂_發行股票并在科創板上市申請文件的第二
63、輪審核問詢函的回復,東北證券 圖像采集卡作為機器視覺行業的主要核心部件之一,受益于近年來整個機器視覺行圖像采集卡作為機器視覺行業的主要核心部件之一,受益于近年來整個機器視覺行業蓬勃發展的驅動,市場需求快速增加。業蓬勃發展的驅動,市場需求快速增加。國外機器視覺廠商憑借多年的技術積累與品牌優勢,在圖像采集卡領域占據著主導地位,代表廠商主要有 Teledyne Dalsa、Basler(Silicon Software)等。國內企業在圖像采集卡領域尚有較大的發展空間,主要企業有??乒怆?、??禉C器人等。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 21/55 電子電子/行業深度行業深度 表
64、表 8:2021 年中國機器視覺工業相機按市場規模年中國機器視覺工業相機按市場規模/出貨量的排名情況出貨量的排名情況 市場規模排市場規模排名名 企業名稱企業名稱 國家國家 市場規模占市場規模占比比 出貨量占比出貨量占比 具體情況分析具體情況分析 1 ??禉C器人 中國 33.46%35.14%-2 Basler 德國 13.48%11.90%屬于國外品牌 3 華??萍?中國 12.13%14.29%-4 DALSA 加拿大 6.46%1.43%屬于國外品牌 5 大恒圖像 中國 6.33%7.14%大恒圖像工業相機主要以代理其他品牌為主,有部分自產面掃描相機,但規模不大 6 ??乒怆?中國 4.0
65、0%0.58%-7 度申科技 中國 3.94%2.86%CMVU 統計的 2021 年銷售額 排名低于??乒怆?8 邁德威視 中國 2.84%2.86%-9 FLIR 美國 1.10%0.95%屬于國外品牌 10 AVT 德國 1.07%0.95%屬于國外品牌 數據來源:關于合肥??乒怆娍萍脊煞萦邢薰臼状喂_發行股票并在科創板上市申請文件的第二輪審核問詢函的回復,東北證券 3.2.3.CMOS 圖像傳感器 視覺傳感器中深度相機提供精度保證,攝像頭模組通常由光學成像系統、圖像傳感器、圖像信號處理器以及通信接口和控制單元等組成,其中圖像傳感器為價值占比最大的部分,多采用 CMOS 傳感器,實現光
66、電信號的轉換。圖像傳感器是攝像頭的重要組成部分,圖像傳感器是攝像頭的重要組成部分,CMOS 圖像傳感器成為主流。圖像傳感器成為主流。圖像傳感器的主要功能是將光學信號轉化為電學信號并呈現在終端,是由光敏元件、放大電路、數模轉換器、存儲器數字信號處理器等集成在一起的電路,廣泛應用于各類攝像設備,是攝像頭的重要組成部分。根據元件的不同可以分為互補金屬氧化物(CMOS)半導體圖像傳感器及電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器兩大類。典型的 CMOS 圖像傳感器(CIS)由多個模塊組成,分別完成不同的功能,其中像素陣列完成光電信號的轉換,將光學信號轉換為電學信號,時序控制電路完成對電學信號的處理,數模轉換則將
67、信號轉換為需要的數字信號便于最終輸出。全球全球 CIS 市場市場 2023 年營收規模為年營收規模為 218 億美元。億美元。據 Yole 數據,2029 年預計增至 286億美元,2023-2029年CAGR為4.7%,出貨量將從68億顆增至86億顆。據Gminsights數據,中國 CIS 市場規模 2023 年為 53 億美元,2029 年預計增至 99.5 億美元,CAGR為 11%高于全球增速。全球市場主要公司和市場份額占比分別為 Sony(45%),三星(19%)和豪威科技(11%),國產主要廠商有韋爾股份、思科微、格科微等。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明
68、 22/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 13:CMOS 圖像傳感器示意圖圖像傳感器示意圖 圖圖 14:CMOS 圖像傳感器圖像傳感器市場規模市場規模 數據來源:格科微招股說明書,東北證券 數據來源:公司招股說明書,東北證券 背照式結構逐漸取代前照式成為背照式結構逐漸取代前照式成為 CMOS 圖像傳感器主流。圖像傳感器主流。從結構上來看,根據感光元件安裝位置的區別可以將 CMOS 圖像傳感器分為前照式結構(FSI)和背照式結構(BSI),其中背照式是將光電二極管置于金屬配線層之前。相較于前照式結構,背照式增加了單位像素的受光量,傳感器靈敏度有明顯改善,但是制作工藝涉及晶圓的正面背面從而變
69、得復雜,對生產工藝要求加大,且會帶來可靠性退化的問題。隨著技術的發展,目前出現堆棧式 CMOS 傳感器,其將像素區域與處理電路分隔開,分別置于上下兩層,從而能夠針對性的優化,對于像素部分進行畫質優化,電路部分進行速度優化。但由于生產過程更加復雜,成本昂貴,堆棧式多用于高端手機、數碼相機、機器視覺等領域。圖圖 15:前照式:前照式/背照式背照式 CMOS 圖像傳感器剖面圖圖像傳感器剖面圖 圖圖 16:堆棧式:堆棧式 CMOS 圖像傳感器結構圖圖像傳感器結構圖 (1)前照式 (2)背照式 (1)非堆棧式 (2)堆棧式 數據來源:公開資料,東北證券 數據來源:公開資料,東北證券 CMOS 圖像傳感器
70、向著高像素、高幀率、高成像效果發展。圖像傳感器向著高像素、高幀率、高成像效果發展。CMOS 圖像傳感器的核心參數包括像素、幀率、成像效果,不同應用領域對于技術指標的要求有不同側重。應用于手機領域時,通常需要超高的像素,分辨率、清晰度、美觀度等,應用于安防監控領域時,由于攝像機通常工作在高溫、昏暗等苛刻的環境條件下,通常需要產品具有較高的信噪比,量子效率等,能夠滿足極端工作條件下的要求。在汽車電 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 23/55 電子電子/行業深度行業深度 子方面由于隧道等環境的限制,需要產品具有較高的 LED 閃爍抑制技術,較高的幀率滿足環境的快速變化,在新
71、興的應用領域如機器視覺方面,則對不同的產品有不同的定制化需求。表表 9:CMOS 不同參數產品應用領域不同參數產品應用領域 應用領域應用領域 產品定位產品定位 技術結構技術結構 主要像素范圍主要像素范圍 應用場景應用場景 安防監控安防監控 高端 BSI 200-800 萬 主要應用于城市和企業的安防監控 中端 FSI 300-500 萬 主要應用于企業級安防監控和家用監控 低端 FSI 200 萬及以下 主要應用于家用監控 機器視覺機器視覺 超高端 GS、HDR 400-1200 萬 主要應用于智慧交通等領域 高端 GS、HDR 30-200 萬 主要應用于新興領域,例如無人機自動駕駛、掃地機
72、器人、人臉支付設備、電子詞典筆、AR/VR 眼鏡等等 汽車電子汽車電子 中高端 BSI/FSI 100-800 萬 主要應用于汽車前裝和準前裝攝像頭,例如車規級產品、360 度環視、倒車影像、駕駛員監控等 低端 FSI 30-200 萬 主要應用于后裝攝像頭,例如行車記錄儀等等 智能手機智能手機 高端 BSI 4000 萬-1 億 主要應用于高端智能手機的前攝和后攝主攝像頭 中端 BSI 1600 萬-3200 萬 主要應用于中端智能手機的前攝和后攝、高端智能手機的副攝等 低端 BSI/FSI 200 萬-1300 萬 主要應用于低端智能手機 數據來源:思特威招股說明書,東北證券 請務必閱讀正
73、文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 24/55 電子電子/行業深度行業深度 表表 10:圖像傳感器主要參數:圖像傳感器主要參數 發展方向發展方向 技術指標技術指標 介紹介紹 高像素高像素 像素尺寸(m)指每個像素點的尺寸,在有限的感光元件尺寸下,更小的像素點尺寸意味著元件上能夠容納更多的像素數目。光學尺寸(英寸)指感光元件的尺寸,尺寸越大時接受的光信號越多,感光性能越好??傁袼財担▊€)指感光元件上容納的像素數目,直接決定了 CMOS 圖像傳感器成像的清晰度??傁袼財盗吭酱?,圖像清晰度越高。高幀率高幀率 幀率(fps)指單位時間記錄圖像的幀數,決定了 CMOS 圖像傳感器錄像的流暢程度
74、和抓拍能力。幀率越高,流暢程度越好。高成像效高成像效果果 感光元件架構(FSI 或 BSI等)指光線入射光電二極管的方向,FSI 為前照式入射(即光線從光電二極管的電路面入射),BSI 為背照式入射(即光線從光電二極管的背面入射)。BSI 較 FSI 具備更好的成像效果及更高的工藝難度。信噪比(dB)指信號電壓相對于噪聲電壓的比值,體現了 CMOS 圖像傳感器對信號的控制能力。信噪比越高,噪聲抑制效果越好。動態范圍(dB)指輸出端的信號峰值電壓與均方根噪聲電壓之比,為 CMOS 圖像傳感器的工作范圍,反映了其圖像信號處理能力。動態范圍越大,圖像信號處理能力越強。靈敏度(V/lux*sec)指單
75、位光功率產生的信號電流,體現了 CMOS 的圖像傳感器對入射光的響應能力。量子效率 指某一特定波長下單位時間內產生的平均光電子數與入射光子數之比,體現 CMOS 圖像傳感器的光電轉換能力。量子效率越高,光電轉換能力越強。數據來源:思特威招股說明書,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 25/55 電子電子/行業深度行業深度 3.3.雷達 3.3.1.雷達基礎分類 雷達與攝像頭在感知技術領域各具優勢,適用于不同場景。雷達與攝像頭在感知技術領域各具優勢,適用于不同場景。雷達通過發射電磁波并接收回波來探測目標,具有全天候工作能力,不受光照、雨雪、霧霾等惡劣天氣影響,且可
76、直接測量目標距離和速度,探測距離較遠。然而,雷達的空間分辨率較低,難以精確識別目標類型和細節特征。相比之下,攝像頭基于光學成像原理,提供高分辨率的視覺信息,能夠識別目標外觀、顏色、紋理等細節,支持更精細的目標分類和語義理解,且成本相對較低。但攝像頭易受光照條件和天氣環境干擾,夜間或惡劣天氣下性能顯著下降。在智能駕駛、安防監控等領域,兩種技術通常被結合使用以實現優勢互補,構建更全面可靠的感知系統。常見的雷達種類包括超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達。常見的雷達種類包括超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達。表表 11:雷達與攝像頭對比雷達與攝像頭對比 傳感器傳感器 攝像頭攝像頭 超聲波雷達超聲波雷達 毫
77、米波雷達毫米波雷達 激光雷達激光雷達 原理 單目、雙目、結構光、ToF 等,可見光/紅外光成像 發射和接受超聲波反射,通過回波時間差計算距離 電磁波反射與回波測距,根據頻率差計算距離 收發激光信號并測距,基于 ToF/FMCM 原理 感知范圍 0.5150m (依賴鏡頭與算法)0.15m 1100m (根據頻率不同)0.1300n 分辨率 高 一般 一般 較高 抗干擾能力 差(依賴環境光)較強 強(不受光線影響)較強 優勢 可識別目標物體圖像顏色 成本低,適合近距離感測 穿透煙霧、灰塵能力強,抗干擾能力強,全天候能力 精度高,可根據點云數據成像 劣勢 天氣和昏暗環境影響較大、物體識別需要訓練
78、探測距離有限 對金屬表面敏感、精度較激光雷達低 天氣干擾、算力要求、成本高 典型應用 目標識別、手勢交互、導航 汽車泊車 目標探測、速度測量、惡劣天氣 路徑規劃、動態目標追蹤、SLAM 代表產品 Intel RealSense(消費級)、FLIR Blackfly S(工業級)TI AWR1642(77GHz)Velodyne VLP-16(機械式)、Livox Mid-40(固態)價格 百元-千元 百元 千元 千元-萬元 機器人應用 Tesla Optimus(多目視覺)波士頓動力 Spot(輔助避障)宇樹 G1(多模態融合)數據來源:公開資料整理,東北證券 3.3.2.激光雷達 激光雷達是
79、人形機器人視覺系統的可選項,提高測距導航精度激光雷達是人形機器人視覺系統的可選項,提高測距導航精度。激光雷達(Light Detection And Ranging,LiDAR)通過發射激光束并接受反射激光進行環境掃描,生成環境點云數據還原環境特征,適用于對測量精度較高的場景。激光雷達主要應用于工業探測、無人駕駛與汽車 ADAS 系統等領域,近年來逐漸在機器人市場應用。在戶外場景或特定服務需求中,普通 RGBD 相機存在測距范圍有限(一般為 5-7 米)和易受陽光干擾的問題,激光雷達的加入能夠給人形機器人提供更好的測距勘測能 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 26/55
80、 電子電子/行業深度行業深度 力。激光雷達的主要原理有飛行時間(ToF)法和基于相干探測的調頻連續波(FMCW)方法。根據機械結構激光雷達可分為機械式、固態式和混合固態式,其中機械式雷達精度高但結構成本較貴,固態與半固態雷達精度相對較低,成本較低。表表 12:激光雷達分類激光雷達分類 類別類別 子類子類 原理原理 特點特點 機械式機械式 機械旋轉(一維掃描)激光發生器垂直布置,通過360物理旋轉進行掃描,全面覆蓋周圍環境 360視野,精度高,技術成熟;尺寸大,成本高 混合固態式混合固態式 轉鏡式(一維掃描)發射器發射激光照射鏡面,鏡面不斷旋轉完成掃描工作 精度高;尺寸大,成本高。視野中等 色散
81、棱鏡式(二維掃描)色散棱鏡圍繞同一軸旋轉產生花狀掃描圖案 精度高;尺寸大,成本高。視野窄 MEMS(二維掃描)基于 MEMS 的反射鏡將激光反射到不同角度以完成掃描 成本低,尺寸??;中等視野 固態式固態式 Flash(無掃描)在一個時間點發射出激光來探測整個周邊區域并通過圖像傳感器分析信息 成本低,尺寸??;探測距離短 光學相控陣 OPA(無掃描)緊密間隔的光學天線陣列在寬角度范圍內輻射相干光 視野寬、尺寸小、成本低;技術不成熟 數據來源:公開資料整理,東北證券 激光雷達可良好輔助人形機器人激光雷達可良好輔助人形機器人 SLAM(即時定位與地圖構建)等功能。(即時定位與地圖構建)等功能。目前,激
82、光雷達主要應用于汽車領域,主要廠商有禾賽科技、速騰聚創、Velodyne、Ouster 等。據灼識咨詢,全球機器人激光雷達解決方案市場規模預計將從 2022 年的 82 億元增長到 2030 年的 2162 億元,復合年增長率達 50.6%。國內領先廠商速騰聚創、禾賽科技等公司積極布局機器人激光雷達市場。圖圖 17:全球機器人雷達激光解決方案市場規模全球機器人雷達激光解決方案市場規模 數據來源:灼識咨詢,速騰聚創招股書,東北證券 激光雷達方案可獲得精度高、范圍大的視覺信息,抗干擾和邊界處理能力較強,但激光雷達方案可獲得精度高、范圍大的視覺信息,抗干擾和邊界處理能力較強,但其算力和成本要求較高。
83、其算力和成本要求較高。宇樹科技人形機器人采用半固態 3D 激光雷達,優必選、請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 27/55 電子電子/行業深度行業深度 Agility Robotics Digi、智元的遠征 A1 等機器人也配備了激光雷達。3.3.3.毫米波雷達 毫米波雷達具有全天候優勢,可輔助障礙檢測。毫米波雷達具有全天候優勢,可輔助障礙檢測。毫米波雷達基于多普勒效應和FMCW 技術,通過發射波長在 10mm 到 1nm 之間的毫米波段電磁波并接受目標反射信號進行測距,能夠實現距離、速度及角度的感知。毫米波雷達適用于適應性要求較高的場景,其精準度高,抗干擾能力強、探測距
84、離遠,但近距離檢測精度有限,目前廣泛應用于汽車自動駕駛與 ADAS 系統中,在工業設備監控、智能家居跌倒檢測等場景中也有應用。毫米波雷達根據電磁波的頻率不同適用距離不同,主要波段有檢測近距離的 24GHz 和最遠可測 160m 的 77GHz。毫米波雷達核心元器件為MMIC 芯片與處理器。近年來出現的 4D 毫米波雷達增加俯仰角信息的測量。具備初步點云成像的能力,逐漸應用于自動駕駛和機器人中。根據智研咨詢,2021 年我國毫米波市場規模為 69 億元,出貨量已達 2000 萬顆,2026 年預計市場規模接近 200 億元,出貨量達 7000 萬顆。2022 年全球市場主要廠商和市占率為博世、大
85、陸、安波福等,國內廠商主要有森思泰克、德賽西威、華域汽車、華銳捷、華為等。圖圖 18:全球全球毫米波雷達競爭格局毫米波雷達競爭格局 數據來源:智研咨詢,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 28/55 電子電子/行業深度行業深度 3.4.慣性測量單元 慣性測量單元(慣性測量單元(IMU)是人形)是人形機器機器人實現動態平衡和慣性導航的傳感器。人實現動態平衡和慣性導航的傳感器。IMU 通過集成加速度計、陀螺儀(部分包含磁力計)實時感知機器人在三維空間的加速度、角速度及方位變化,為姿態調整。步態控制和環境適應提供傳感數據。IMU 通常包含陀螺儀和加速度計,根據傳感器配
86、置差異,可分為六軸(3 軸加速度計+3 軸陀螺儀)與九軸(增加 3 軸磁力計,即 AHRS)兩類,后者融合磁場數據提升姿態角精度。機器人等消費類產品多采用 MEMS IMU,具有體積小、成本低、功耗低、易于集成和智能化的特點,而航天、軍工等高精度領域多采用光纖、機械陀螺等制成的IMU。IMU 廣泛應用于機器人、無人機、無人駕駛等領域,市場規模約廣泛應用于機器人、無人機、無人駕駛等領域,市場規模約 20 億美元。億美元。據 Yole數據,2022 年全球出貨的 MEMS IMU 數量為 15 億個,市場規模 19 億美元,預計到 2028 年市場將增長至 21 億個,規模達 26 億美元,CAG
87、R 達 5%,且在 MEMS 慣性傳感器市場中的占比逐步上升。全球 MEMS IMU 市場中博世、意法半導體和 TDK占市場主導地位,合計份額超 70%,工業及國防航空領域有 ADI、霍尼韋爾等公司。國內公司仍存在差距,主要公司有芯動聯科、美泰科技、敏芯股份、美新半導體、明鎬傳感、矽??萍?、士蘭微電子、星網宇達等。圖圖 19:IMU 競爭格局競爭格局 圖圖 20:IMU 市場規模市場規模 數據來源:Yole,東北證券 數據來源:Yole,東北證券 3.5.力/力矩傳感器 力力/力矩傳感器力矩傳感器測量作用力與扭矩,保障操作精度與安全性測量作用力與扭矩,保障操作精度與安全性。力覺傳感器幫助人形機
88、器人實現外界信息感知與精細動作控制,集成在運動控制系統中提供外部環境或執行器的即時反饋,實現高精度操作。從檢測方法來看,力覺傳感器可分為應變片式、光電式、壓電式、電容式、電磁式等,其中電阻應變式為主流成熟方案,利用應變片受機械外力產生形變后的組織變化將力轉換為電量輸出。力/力矩傳感器有多重感知維度,常見為一維、三維和六維傳感器,六維傳感器為目前檢測維度最高、測量范圍最廣的種類,可測量作用點不與標定參考點重合的任意力。多維度比較,六維力矩傳感器中硅應變傳感器綜合性能最優,金屬箔傳感器性能較優成本最低。種類種類 描述描述 代表企業代表企業 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明
89、29/55 電子電子/行業深度行業深度 應變片式傳感器應變片式傳感器 可細分為硅應變和金屬箔兩種類型,工作原理為當彈性材料受力變形時,其表面應變片會發生電阻值變化,產生電信號。優勢在于精度高、技術成熟、頻響特性好、測量范圍光,為目前主流選擇。ATI(國際領先)、宇立儀器、坤維科技、藍點觸控、柯力傳感等。光學式傳感器光學式傳感器 光柵或光纖在受力時發生的微小形變,引起光信號的變化,再轉換為電信號輸出。這類傳感器優勢是可靠性高,抗電磁干擾能力強,可在特殊環境(如強電磁場)中工作。OnRob 壓電壓電/電容式傳感器電容式傳感器 壓電式利用材料在受力時產生電荷的特性進行測量;電容式則是通過極板距離變化
90、導致電容變化來測量力。這類傳感器的特點是靈敏度高,分辨率高,結構相對簡單,環境適應性較強 Robotiq、Robotous、WACOH-TECH、Kistler等 力矩傳感器主要廠商:ATI(國際高端)、HBM、Kiistler、坤維科技、昊志機電、柯力傳感、安培龍、東華測試等。目前,目前,六維力矩傳感器六維力矩傳感器核心部件應變片和加工成本較高,其結構解耦設計和標定檢核心部件應變片和加工成本較高,其結構解耦設計和標定檢測等技術存在壁壘,目前主要應用于醫療科研等領域,規模較小。測等技術存在壁壘,目前主要應用于醫療科研等領域,規模較小。據 MIR 睿工業數據,2023 年中國六維力傳感器市場規模
91、為 2.35 億元,出貨量為 9450 套,預計未來人形機器人規模量產和應用場景增多,六維力傳感器市場有望快速增長,預計 2030年市場規模將增長至 143.3 億元,出貨量增至 119.5 萬臺。目前國內市場集中度較高,2023 年數據顯示 CR10 達 70%,其中外資廠商仍占主導但國產廠商份額持續提升,其中宇立儀器占比 12.2%為市場 Top2,其他主要廠商有 ATI、ME、OnRobot、WACOH-TECH 等,國內廠商有坤維科技、藍點觸控等。市場機遇也吸引相關公司研發生產,取得一定進展的公司有柯力傳感(開發送樣)、安培龍(取得專利)、東華測試(成品試制)等。圖圖 21:力傳感器競
92、爭格局:力傳感器競爭格局 圖圖 22:力傳感器市場規模:力傳感器市場規模 數據來源:MIR 睿工業,東北證券 數據來源:MIR 睿工業,東北證券 3.6.編碼器 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 30/55 電子電子/行業深度行業深度 編碼器是編碼器是機器人關節的核心狀態感知元件機器人關節的核心狀態感知元件。編碼器(encoder)是將信號(如比特流)或數據進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備,用于測量角度、位移等,是機器人伺服控制的關鍵元件。編碼器通常固定在電機尾部測量當前關節的狀態,反饋給控制單元進行計算,形成反饋機制,利用高傳動比關節位移進行高精
93、度的控制。編碼器按信號輸出方式可分外增量式和絕對式兩類,增量式通過周期性脈沖信號反應位移變化,絕對式直接輸出機械位置對應編碼;根據測量原理可分為磁編碼器、光電編碼器和線性霍爾編碼器,其中光電編碼器精度更高、抗電磁干擾能力強,而人形機器人一般采用磁編碼器或者線性霍爾編碼器,其精度和可靠性均可達到要求,且性價比較優。表表 13:三種主流編碼器簡介:三種主流編碼器簡介 種類種類 描述描述 磁編碼器磁編碼器 磁編碼器又叫磁傳感器,是把磁場、電流、應力應變、溫度、光等外界因素引起敏感元件磁性能變化轉換成電信號,以這種方式來檢測相應物理量的器件 光電編碼器光電編碼器 是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何
94、位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器 線性霍爾編碼器線性霍爾編碼器 根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器,輸出電壓與外加磁場強度呈線性關系 數據來源:東北證券,公開資料 編碼器市場以國外廠商為主,國內頭部企業開始突破編碼器市場以國外廠商為主,國內頭部企業開始突破。編碼器廣泛應用于工業自動化、過程控制、物流輸送等領域。根據 MIR 睿工業,2024 年國內編碼器市場規模接近 30 億美元。下游領域中伺服行業是最大應用領域,約占 35%,人形機器人市場目前占比較小,預計人形機器人放量后將高速增長。我國高端編碼器以進口為主,2022 年國內編碼器銷售額 Top5 為多摩川(日本)、海德漢(德國)、禹衡光學(
95、中國)、西克(德國)和堡盟電子(瑞士),前兩家合計占比達 42%;國內主要廠商還有長春匯通、宜科電子等,禹衡光學為國內領先水平。圖圖 23:中國中國編碼器競爭格局編碼器競爭格局 圖圖 24:編碼器:編碼器樣式樣式 數據來源:MIR 睿工業,東北證券 數據來源:公開資料整理,東北證券 編碼器分布在人形機器人的旋轉關節、線性關節、手部關節等。編碼器分布在人形機器人的旋轉關節、線性關節、手部關節等。以特斯拉 Optimus機器人為例,其旋轉關節在電機側和輸出側各安裝一個編碼器,電機側增量式傳感 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 31/55 電子電子/行業深度行業深度 器計算衛
96、視信號輸入,輸出端絕對式編碼器記錄實際輸出位置,形成反饋控制機制。靈巧手關節同樣使用雙編碼器方案,直線關節則使用單編碼器。3.7.觸覺傳感器 觸覺傳感器是機器人的“皮膚”,幫助機器人進行精細操作觸覺傳感器是機器人的“皮膚”,幫助機器人進行精細操作。觸覺傳感器主要感知機器人與外界接觸和交互過程中的壓力、溫度等信息,提供環境直接信息,為抓取、裝配等任務提供關鍵反饋。觸覺傳感器中主要應用壓力傳感器,檢測原理主要包括壓電式、電容式、壓阻式、摩擦式、光纖式等,其中前三類為主流方案。觸覺傳感器中的柔性觸覺傳感器使用柔性材料制作,能夠覆蓋在非平面的機器人表面,加工技術包括柔性 MEMS 技術和 3D 打印、
97、電子印刷等新興加工工藝,其技術壁壘在于敏感材料和輸出算法。陣列化、高密度和柔性化是未來人形機器人觸覺傳感的發展趨勢。全球柔性觸覺傳感器市場以外資品牌為主全球柔性觸覺傳感器市場以外資品牌為主,當前市場空間約,當前市場空間約 20 億美元億美元。柔性觸覺傳感器主要廠商包括 Novasentis、Tekscan、JapanDisplayInc.(JDI)、Baumer、Fraba等,CG5 為 57.1%,國內廠商如帕西尼科技、漢威科技、鈦深科技、弘信電子等迅速發展,領先企業為鈦深科技、柔宇科技、蘇州慧聞和漢威科技旗下蘇州能斯達。據 QYResearch,2022 年全球柔性觸覺傳感器市場規模約 1
98、5.3 億美元,預計 2029 年增長值 53.22 億美元,CAGR 為 17.9%。觸覺傳感器一般分布在靈巧手等結構中幫助動作精細控制,可與視覺傳感結合實現觸覺傳感器一般分布在靈巧手等結構中幫助動作精細控制,可與視覺傳感結合實現場景感知與決策。目前柔性傳感器成本較高。場景感知與決策。目前柔性傳感器成本較高。3.8.聽覺傳感器 聽覺傳感器主要用于機器人聲源定位和語音交互等功能聽覺傳感器主要用于機器人聲源定位和語音交互等功能。聽覺傳感器是檢測出聲波(包括超聲波)或聲音的傳感器。用于識別聲音的信息傳感器。人形機器人主要聽覺傳感器為麥克風,可用于語音識別、聲音檢測、提高聲音質量等,超聲傳感器可用于
99、距離測量,與麥克風協同工作。根據原理可分為電容式、壓電式等。MEMS 麥克風麥克風 2022 年全球出貨量為年全球出貨量為 67 億個,收入規模為億個,收入規模為 13 億美元億美元。Yole 預計2022-2028 年將以 CAGR 2%增長。全球市場主要廠商有歌爾股份、樓氏電子、瑞聲科技等。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 32/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 25:MEMS 麥克風競爭格局麥克風競爭格局 圖圖 26:MEMS 麥克風市場規模麥克風市場規模 數據來源:Yole,東北證券 數據來源:Yole,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文
100、后的聲明及說明 33/55 電子電子/行業深度行業深度 4.人形機器人的“骨架”、“大腦”和“小腦”人形機器人的“骨架”、“大腦”和“小腦”4.1.人形機器人的“骨架”4.1.1.一般設計原理 人形機器人是一種復雜的機電一體化系統。人形機器人是一種復雜的機電一體化系統。因此,在進行機器人整體設計時,必須針對特定的應用場景,將機械結構、計算系統和算法作為一個整體進行考慮。機器人的尺寸、重量和強度是設計具體結構的重要因素,在不同的應用場景下有不同的側重點。例如來自波士頓動力公司的 Atlas 在運動領域具有很好的表現,其設計就注重動力輸出、平衡控制。而對于面向人機交互的機器人,如 Aldebara
101、n Robotics 的Pepper 機器人,在設計時就應側重語音識別,視覺功能。4.1.2.質量分布 平衡控制的關鍵在于合理的質量分布。平衡控制的關鍵在于合理的質量分布。對于在平面地板上移動的滾輪機器人來說,平衡的關鍵是在與地面接觸的點處角動量為零,這個接觸點也被稱為壓力中心(Center of Pressure,CoP)。而對于人形機器人而言,平衡控制需要實時控制其壓力中心位于機器人和地面接觸點很小范圍內。為了有效地解決相關的控制問題,通常假設機器人的行為就像一個點質量模型。這個假設的有效性是基于機器人的四肢都很輕,等效的質心位于腰部。實際上,由于機器人手部和腿部都有許多關節,質量不可能忽
102、略。當僅僅是雙腿很重的時候,需要考慮三質量模型;而加上手部可能需要考慮更復雜的五質量模型。質量分布越分散,控制算法越困難。質量分布主要取決于質量分布主要取決于電機、減速器等電機、減速器等執行器。執行器。為了限制執行器對機器人動力學的慣性效應,必須使執行器盡可能接近其固定連桿的根部,以減小在運動過程中的角動量。為了將運動傳遞到關節,可以使用各種傳動機制,如杠桿,滾珠螺桿,帶驅動等。4.1.3.機械共振 機械共振包括與連桿(如腿部)或執行器控制相關的機器人機械結構的振動。機械共振包括與連桿(如腿部)或執行器控制相關的機器人機械結構的振動。實際上,在機器人設計時需要盡可能的減小機械共振,以防止關節或
103、者連桿變形,因此需要對整體系統進行頻率分析。例如,針對機器人的行走,尤其是比較高的人形機器人,可以利用股骨和脛骨的 beam theory 來評估腿部在強扭矩和力作用下的變形。通過計算負載通過計算負載 q 滿足的動力學方程,可以求得連接體系的本征頻率。滿足的動力學方程,可以求得連接體系的本征頻率。動力學方程可以描述為22(22)+22=,其中 u 和 x 分別為偏轉和沿軸的偏移量,E、I、A 均為常數,可以求得本征頻率為=2AL4,其中=n。系數 E/表明具有非常高剛性的材料,如碳纖維。I/A 表示連接桿橫截面越小,頻率越高。這對實際設計機器人結構時具有重要意義。4.1.4.軀干結構 人形機器
104、人的人形機器人的軀干結構軀干結構可以等效成多個關節加上連接桿,每個關節可以有多個旋轉可以等效成多個關節加上連接桿,每個關節可以有多個旋轉方向,也即是多個自由度。方向,也即是多個自由度。其中,髖關節可以由 3 個方向的旋轉關節組成(模擬球形關節),一個關節用于膝關節屈伸,兩個關節用于踝關節(屈伸和旋轉)。每個手臂可以由 6 個自由度的關節構成,再加上頭部兩個自由度,腰部兩個自由度,人形機器人的骨架可以由 28 個自由度來控制。一般情況下,一個自由度需要一個控制 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 34/55 電子電子/行業深度行業深度 器。當然,通過某些聯動,可以減少控制器
105、的數量。圖圖 27:人形機器人的骨架示意圖:人形機器人的骨架示意圖 數據來源:東北證券,An overview of humanoid robots technologies 4.1.5.下肢 下肢下肢對于人形機器人來說至關重要。對于人形機器人來說至關重要。人形機器人的下肢主要包括腿和腳,部分機器人還會涉及腳趾,主要對應髖關節、膝關節和踝關節三大部分。對于每個關節,通過多個控制器實現多個自由度。而對于腳而言,必須確保腳與地面接觸時有足夠的摩擦力以避免滑移,還要能處理著陸過程中的沖擊,在雙腳支撐階段處理接觸過渡,并且腳的機械結構往往受到尺寸的限制。由于大多數人形機器人都是通過控制 CoP行走的,
106、因此需要在腳踝處安裝 6 個軸力傳感器,或在腳下安裝壓力傳感器來測量CoP 位置。為了消除或減弱人形機器人行走時腳落地的沖擊,腳后跟材料多為高彈性模量,或者采用阻尼器。對于更精密的人形機器人,還會設計腳趾關節,以此使CoP 能夠快速地轉移,從而使機器人比沒有腳趾關節的結構走得更快。在行走過程中,腳趾關節還能補償小的地面不平。與此同時,腳趾關節還能使機器人完成蹲下、跪坐等動作,這與沒有腳趾關節的機器人大不相同。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 35/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 28:人形機器人:人形機器人單腿運動關節的排布和自由度的分配單腿運動關節的排布和自由
107、度的分配 數據來源:東北證券,知乎關于雙足人型機器人六自由度機械腿常見結構設計與比較 在具體控制下肢時,常見的方案主要分為三大類,分別是傳統型、串聯在具體控制下肢時,常見的方案主要分為三大類,分別是傳統型、串聯傳動傳動和并聯和并聯傳動。傳動。傳統型結構的特點就是驅動器的位置排布是嚴格按照關節自由度的位置分布的,沒有多余的機械傳動結構,驅動器輸出端直接連接關節。在人形機器人發展歷程中,很多機器人都采用傳統型的腿部結構設計,尤其是小尺寸的機器人。但是踝關節的位置放兩個驅動器十分臃腫,不符合減少腿部慣性的初衷。為了減少腿部的慣性,提高驅動器的物理位置高度,則必須引入相應的機械傳動機構,連接相應的驅動
108、器和運動關節,由此衍生出了串聯傳動和并聯傳動兩種方案。圖圖 29:MX-160T 人形機器人腿部控制示意圖人形機器人腿部控制示意圖 數據來源:東北證券,知乎關于雙足人型機器人六自由度機械腿常見結構設計與比較 串聯傳動在傳統型的基礎上,將膝關節和踝關節的控制器上移,然后通過傳動裝置串聯傳動在傳統型的基礎上,將膝關節和踝關節的控制器上移,然后通過傳動裝置與關節連接。與關節連接。膝關節只有一個屈伸的自由度,將控制器上移后,通過四連桿將動力傳遞到膝關節。而踝關節有兩個自由度,可以選擇將其中一個控制器上移到靠近膝 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 36/55 電子電子/行業深度行
109、業深度 關節的位置,再通過四連桿進行動力傳遞。除了四連桿,還可以選擇帶傳動或者滾珠絲杠等其他連接方式。圖圖 30:串聯傳動人形機器人腿部控制示意圖:串聯傳動人形機器人腿部控制示意圖 數據來源:東北證券,知乎關于雙足人型機器人六自由度機械腿常見結構設計與比較 表表 14:三種基本傳動結構:三種基本傳動結構 種類種類 介紹介紹 示意圖示意圖 四連桿四連桿 將各構件用轉動副或移動副聯接而成的平面機構。與機架相連接的桿成為連架桿,不與機架直接聯接的桿成為連桿。連架桿能否做整周運動又分為曲柄搖桿結構、雙曲柄結構和雙搖桿結構 帶傳動帶傳動 帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進行運動或動力傳遞的一種機械傳動。
110、根據傳動原理的不同,有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動,也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的同步帶傳動。滾珠絲杠滾珠絲杠 滾珠絲杠由螺桿、螺母、鋼球、預壓片、反向器、防塵器組成,是工具機械和精密機械上最常使用的傳動元件,其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動,或將扭矩轉換成軸向反復作用力,同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。由于具有很小的摩擦阻力,滾珠絲杠被廣泛應用于各種工業設備和精密儀器。數據來源:東北證券,公開資料 串聯傳動結構中,高慣性問題并未完全解決。串聯傳動結構中,高慣性問題并未完全解決。由于踝關節具有兩個自由度,串聯傳動時在踝關節處仍然存在一個控制器,為了使腿部結構更加緊湊,并
111、聯傳動應運而生。此時踝關節兩個自由度的控制器同時上移,并且通過四連桿將動力傳遞下來。此時兩個自由度的并聯運動可以這樣簡單直觀地理解為:當兩個控制器輸出相同的位置軌跡,產生的踝關節的運動就是簡單的屈伸;而當兩個控制器輸出不同的位置軌跡,就會產生兩個方向的運動疊加。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 37/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 31:并聯傳動人形機器人腿部控制示意圖(:并聯傳動人形機器人腿部控制示意圖(DURUS 機器人)機器人)數據來源:東北證券,公開資料 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 38/55 電子電子/行業深度行業深度 4
112、.2.人形機器人的“大腦”4.2.1.嵌入式主板 擁有強大計算能力的主控芯片擁有強大計算能力的主控芯片是人形機器人的大腦。是人形機器人的大腦。目前,用于維持人形機器人平衡的控制需要強大的計算能力,而這在沒有加速機制的 CPU 上是無法實現的。通過加速機制可以根據當前的操作類型和 CPU 溫度來增加 CPU 的主頻,以此達到良好的計算性能。嵌入式主板是根據對機器人進行的溫度測試來選擇的,更大的機器人能夠嵌入更大的主板,并配備強大的 CPU。目前人形機器人大多采用海外公司的服務器級別的芯片,如英偉達、英特爾和 AMD,國內公司的嵌入式 CPU 尚不能滿足相關的算力要求。表表 15:各種機器人所用的
113、:各種機器人所用的 CPU 機器人名稱機器人名稱 CPU Optimus DOJO D1 ASIMO 英特爾酷睿 i7 Escher 英特爾 i7/4 cores/3.2Ghz/2.4Ghz TALOS Intel Core i7 CPU2.4Ghz REEM C Intel Core i7-2710QE CPU2.1GHz Walkman i7 quad core x2 LOLA Intel Core 2 Duo Mobile processor(T7600,2.33 GHz)HRP 系列系列 Intel Pentium M 數據來源:東北證券,公開資料 4.2.2.通信總線 通信總線是類人
114、機器人中一個非常重要的組成部分。通信總線是類人機器人中一個非常重要的組成部分。它們可以限制機器人上可用的控制帶寬并且需要對電磁擾動具有非常強的魯棒性,因此采用具有高帶寬的通信總線可以滿足機器人控制的實時性要求。對于不同的部位,總線所需要滿足的功能是不同的,因此需要多層總線滿足不同部位的需求。例如,可能采用 PCI/PCI104/PCIe幾種總線,分別用于主板、網卡和模擬/數字轉換器板之間的連接。為了在電機和編碼器之間有一個強大的連接,就必須有非常堅固的總線,通常使用汽車行業的 CAN總線(HRP3、iCub、HUBO-2)或 EtherCAT 總線(Pyrene,ATLAS,WALKMAN)。
115、但是,CAN 具有有限的帶寬(1Mbit/s),并且不允許處理多個點對點連接。因此,人形機器人經常使用幾種總線(HPR3,iCub)。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 39/55 電子電子/行業深度行業深度 表表 16:兩種通信總線:兩種通信總線 種類種類 介紹介紹 優點優點 示意圖示意圖 CAN 總線總線 CAN 是 Controller Area Network 的簡稱,是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡,最早是由德國 BOSCH 公司開發的。后來,CAN總線通過 ISO 11898和 ISO 11595 標準,現在在歐洲是汽車網絡的標準協議。1、簡單
116、低成本:ECU 通過單個 CAN系統進行通信,而不是直接的復雜模擬信號線通信,減少了錯誤,重量,接線和成本。2、完全集中:CAN 總線提供一個接入點,可以與所有網絡 ECU 進行通信,支持集中診斷,數據記錄和配置。3、穩定:CAN 總線具有強大的抗電干擾和抗電磁干擾能力。4、高效:通過 ID 對 CAN 幀進行優先級排序,優先級最高的數據可以立即訪問總線,不會引起其他幀的中斷。EtherCAT EtherCAT(以太網控制自動化技術)是一個開放架構,以以太網為基礎的現場總線系統,最早 是 由 德 國 的Beckhoff公 司 研發。1、數據高速交互 2、分布式時鐘(實時特性)3、熱連接:可以將
117、網絡的各個部分連在一起或斷開,或“動態”進行重新組態,從而提供了靈活的響應能力。4、可選的電纜冗余性可滿足日益增長的對提高系統可用性的需求 5、開放性:EtherCAT 技術不僅與以太網完全兼容,而且還可與其他提供各種服務的以太網協議并存 數據來源:東北證券,公開資料 4.2.3.無線通信 除了通信總線外,還可以通過無線通信進行控制信號的傳輸。除了通信總線外,還可以通過無線通信進行控制信號的傳輸。無線通信通常由802.11a/b/g/n 交換機來處理,最后一個字母指定了協議版本。這些協議匹配不同的頻率。最新的(g/n)版本對應于更高的頻率,并允許更高的帶寬。例如,使用協議802.11,可以使用
118、 5GHz 的頻率在 WIFI 上以 10 Hz 傳輸未壓縮的 VGA 圖像。然而,無線通信的主要缺點是它們對可能發生頻率過載的環境比較敏感。這在大型公眾事件中比較典型,如使用智能手機的人過多會讓網絡超載。對于機器人而言,通過仔細分析其使用的頻率可以進行頻段的選擇以規避信號傳輸速度受影響。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 40/55 電子電子/行業深度行業深度 4.3.人形機器人的“小腦”4.3.1.執行器 人形機器人的執行器需要滿足以下標準:功率和質量之間的高比率,在低速下產生高扭矩的能力,相對較小的尺寸和反向驅動能力。人形機器人通常使用帶有諧波減速器的直流電動機將速
119、度轉化為扭矩。人形機器人通常使用帶有諧波減速器的直流電動機將速度轉化為扭矩。由于最大的角動量發生在臀部和膝蓋的位置,人形機器人的最強大的驅動器往往位于這兩個地方,如 Walkman 以及 90 年代由東京大學開發的 H7 就是這樣的設計。這種直流電機的主要優點是它們的尺寸,以及在速度和提供的扭矩之間的平衡。為了使電機盡可能靠近其固定的連桿的旋轉軸,采用了各種連接系統:連桿、平行連桿,以及最常見的同步帶。使用諧波減速器的主要不便是很難通過跟蹤電機電流模擬與世界相互作用的力。因此,多年來使用的是基于高增益位置控制的方式,即通過觀測機器人運動過程中具體的位置而非使用多大的力來進行狀態的判定。直流電動
120、機是將直流電能轉換為機械能的電動機。直流電動機是將直流電能轉換為機械能的電動機。因其良好的調速性能而在電力拖動中得到廣泛應用。直流電動機按勵磁方式分為永磁、他勵和自勵三類,其中自勵又分為并勵、串勵和復勵三種。電動機由定子和轉子組成,定子包括基座,主磁極,換向極和電刷裝置等;轉子(電樞)包括電樞鐵心,電樞繞組,換向器,轉軸和風扇等。當直流電源通過電刷向電樞繞組供電時,電樞表面的 N 極和 S 極下的導體可以流過相同方向的電流,根據左手定則導體將受到逆時針方向的力矩作用,整個電樞繞組即轉子將按逆時針旋轉,輸入的直流電能就轉換成轉子軸上輸出的機械能。圖圖 32:直流電動機的工作原理:直流電動機的工作
121、原理 數據來源:東北證券,百度百科 使用直流電動機的機器人的速度是有限的。使用直流電動機的機器人的速度是有限的。在非光滑或部分已知的地形上進行步態修正,以及產生高速運動時,都需要電機能在高速下提供更多的扭矩。交流電機可以提供這樣的性能,但需要更復雜的控制以及更大容量的電源,由此衍生而來的問題就是散射,需要采用制冷劑對電機進行冷卻。與此同時,大電流的需求使得電池容易損壞,常常將電池與超級電容器結合起來,以提供大的峰值電流。除此以外,大電流產生的電磁場對通信總線也會產生較大影響。高速度對減速器也有較大壓力,會降低諧波減速器的壽命。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 41/55
122、 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 33:交流電動機的散熱示意圖:交流電動機的散熱示意圖 數據來源:東北證券,An overview of humanoid robots technologies 相較于電機,液壓執行器可以提供更大的動力。相較于電機,液壓執行器可以提供更大的動力。液壓執行器主要由液壓缸和液壓閥等組成。液壓缸是將液壓能轉變為機械能、做直線往復運動或擺動運動的液壓執行元件,具有結構簡單、工作可靠的特點。用液壓缸來實現往復運動時,可免去減速器,且沒有傳動間隙,運動平穩,因此在各種液壓系統中得到廣泛應用。液壓執行器的主要優點是其大功率和可控制性。但是大的輸出往往需要以泵的體積為代價,
123、此外,每個執行器配備伺服閥增加了機器人的重量。最后,將液體輸送到活塞的管道和連接器可能會導致泄漏問題,由于液壓油的有害性,可能會造成更多的安全問題。Atlas 使用的就是液壓驅動的方式,為其能夠做出跑酷、空翻等高難度提供了充足的動力支撐。然而,泵產生的噪音問題需要為機器人設計的額外的靜電執行器。Atlas 二代采用 3D 打印進行腿部的制作,以此來節省空間以及減輕重量。同時將伺服閥、執行器、液壓管路完全嵌入到肢體結構中。圖圖 34:Atlas 腿部液壓系統示意圖腿部液壓系統示意圖 數據來源:東北證券,公開資料 除了液壓執行外,還有氣動執行方式。除了液壓執行外,還有氣動執行方式。最常見的氣動執行
124、器是 Mac Kibben肌肉。它的主體主要由外層編織網和內層彈性橡膠管組成。當內層橡膠管中壓力增大時,外層不可伸長的編織網會限制其軸向變化,進而轉為徑向膨脹,以此產生軸向收縮力。但是內層橡膠管膨脹和收縮時會引入非線性的摩擦,使氣動執行器的控制變得困難。從實際的角度來看,氣動比液壓更容易處理。但是膨脹速度以及對擾動的抗干擾是 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 42/55 電子電子/行業深度行業深度 很難處理的。圖圖 35:Mac Kibben肌肉肌肉氣動執行示意圖氣動執行示意圖 數據來源:東北證券,公開資料 4.3.2.減速器 減速器是連接動力源和執行機構的中間結構,具
125、有匹配轉速和傳遞轉矩的作用。減速器是連接動力源和執行機構的中間結構,具有匹配轉速和傳遞轉矩的作用。按照控制精度劃分,減速器可分為一般傳動減速器和精密減速器。一般傳動減速器的控制精度低,可滿足機械設備基本的動力傳動需求。而精密減速器的回程間隙小、精度較高、使用壽命長,更加可靠穩定,應用于機器人、數控機床等高端領域。精密減速器種類較多,包括諧波減速器、RV 減速器、擺線針輪行星減速器、精密行星減速器等。RV 減速機,是旋轉矢量(Rotary Vector)減速機的簡稱,是在傳統擺線針輪、行星齒輪傳動裝置的基礎上發展起來的傳動機構。隨著市場和技術的發展,成為了工業機器人(尤其是中大型工業機器人)上關
126、節驅動的核心部件。RV 減速機通常包括兩級減速結構,具有結構緊湊,傳動比大,以及在一定條件下具有自鎖功能、振動小,噪音低,能耗低等特點,是最常用的減速機之一。在具體結構上,第一級減速結構為行星減速器的輸入端,包括中心輪、行星輪、曲柄軸、輸入齒輪。第二級減速結構為擺線針輪的輸出端,包括擺線輪、針齒、輸出盤。對于第一級減速結構,其傳動比為中心輪齒數 Z1/行星輪齒數 Z2;對于第二級減速結構,其傳動比為(針輪齒數 Z4-RV 齒輪齒數 Z3)/針輪齒數 Z4,總傳動比為 Z1/Z21/Z4,輸出方向和輸入方向相反。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 43/55 電子電子/行業
127、深度行業深度 圖圖 36:RV 減速器示意圖減速器示意圖 數據來源:東北證券,公開資料 諧波減速器是不同于諧波減速器是不同于 RV 減速器的另一種精密減速器。減速器的另一種精密減速器。諧波傳動是上世紀五十年代中期隨著空間科學技術的發展在薄殼彈性變形理論基礎上發展起來的新型傳動技術理論。1953 年,美國的 C.W.Musser 教授針對空間應用的需求發明制造了第一臺諧波齒輪減速機。諧波傳動具有回差小、運動精度高、傳動比大、體積小、重量輕等優點,在機器人,尤其是人形機器人中應用廣泛。諧波減速器主要由帶有內齒圈的剛性齒輪(剛輪)、帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪)、波發生器三個基本構件組成。通過波發生器
128、使柔輪產生可控的彈性變形波,再與剛輪相互作用,實現運動和動力的傳遞。圖圖 37:諧波減速器示意圖:諧波減速器示意圖 數據來源:東北證券,綠的諧波招股說明書 諧波減速器的工作原理通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。當波發生器裝入柔輪內圓時,迫使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀,使其長軸處的柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內,成為完全嚙合狀態;而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸,處于脫開狀態,當波發生器連續轉動時,迫使柔輪不斷產生變形并產生了錯齒運動,從而實現波發生器與柔輪的運動傳遞。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 44/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 38:諧波減速器運行
129、示意圖:諧波減速器運行示意圖 數據來源:東北證券,綠的諧波招股說明書 RV 減速器與諧波減速器同為高精密傳動領域廣泛使用的精密減速器。減速器與諧波減速器同為高精密傳動領域廣泛使用的精密減速器。由于傳動原理和結構等技術特點的差異,二者在下游產品及應用領域方面各有所側重,應用于不同場景和終端行業。RV 減速器傳動比范圍大、精度較為穩定、疲勞強度較高,并具有更高的剛性和扭矩承載能力,在機器人大臂、機座等重負載部位擁有優勢。而諧波減速器具有單級傳動比大、體積小、質量小、運動精度高并能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作的優點。在人形機器人中,當前的設計框架下,諧波減速器更能發揮其優勢,因此占據了大部分
130、的需求空間。表表 17:RV 減速器和諧波減速器在工業機器人端對比減速器和諧波減速器在工業機器人端對比 項目項目 RVRV 減速器減速器 諧波減速器諧波減速器 技術特點技術特點 通過多級減速實現傳動,一般由行星齒輪減速器的前級和擺線針輪減速器的后級組成,組成的零部件較多。通過柔輪的彈性變形傳遞運動,主要由柔輪、剛輪、波發生器三個核心零部件組成。與 RV及其他精密減速器相比,諧波減速器使用的材料、體積及重量大幅度下降。產品性能產品性能 大體積、高負載能力和高剛度 體積小、傳動比高、精密度高 應用場景應用場景 般應用于多關節機器人中機座、大臂、肩部等重負載的位置 主要應用于機器人小臂、腕部或手部。
131、終端領域終端領域 汽車、運輸、港口碼頭等行業中通常使用配有 RV 減速器的重負載機器人 3C、半導體、食品、注塑、模具、醫療等行業中通常使用由諧波減速器組成的 30kg 負載以下的機器人。價格區間價格區間 5,000-8,000 元/臺 1,000-5,000 元/臺 數據來源:東北證券,綠的諧波招股說明書 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 45/55 電子電子/行業深度行業深度 表表 18:RV 減速器和諧波減速器技術指標對比減速器和諧波減速器技術指標對比 主流技術指標主流技術指標 RV 減速器減速器 諧波減速器諧波減速器 背向間隙背向間隙 60 arc sec 20
132、 arc sec 傳動效率傳動效率 80%75%溫升溫升 45 40 噪聲噪聲 70db 60db 減速比減速比 30-192.4 30-160 額定轉矩下使用壽命額定轉矩下使用壽命 6,000h 8,000h 額定輸出轉矩額定輸出轉矩 101-6,135 N m 6.6-921 N m 扭轉剛性扭轉剛性 20-1,176 N m/arc min 1.34-54.09 N m/arc min 數據來源:東北證券,綠的諧波招股說明書 日本廠商占據領先地位,國內企業逐步突破。日本廠商占據領先地位,國內企業逐步突破。全球范圍內,從事精密減速器研發、生產的廠商主要包括納博特斯克、哈默納科、日本新寶、住
133、友等日本廠商,以及綠的諧波、南通振康、中大力德及中技克美等國內企業。整體來看,日本廠商經過多年技術積累,其產品具有極強的競爭力。但近些年來,隨著我國國內精密制造行業的發展,也不斷催生國內公司投入到相關行業,現在已經能實現部分的產品的國產替代。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 46/55 電子電子/行業深度行業深度 表表 19:國內外減速器公司簡介:國內外減速器公司簡介 減速器類別減速器類別 企業名稱企業名稱 簡要情況簡要情況 諧波減速器 哈默納科 成立于 1970 年,主要從事諧波減速器、機電一體化產品、精密行星減速器等的生產和銷售,是整體運動控制的領軍企業,其生產的諧
134、波減速器被廣泛應用于各種傳動系統中,在全球工業機器人領域中有著較高的市場占有率。日本新寶 成立于 1952 年,總部位于日本京都,是日本電產公司(6549.T)旗下子公司,主要從事精密減速機、變速機的開發、生產和銷售。綠的諧波 成立于 2011 年,是一家專業從事精密傳動裝置研發、設計、生產和銷售的高新技術企業,產品包括諧波減速器、機電一體化執行器及精密零部件。產品廣泛應用于工業機器人、服務機器人、數控機床、航空航天、醫療器械、半導體生產設備、新能源裝備等高端制造領域。中技克美 成立于 1994 年,在 2017 年于全國中小企業股份轉讓系統掛牌(871601.OC),主營業務包括諧波傳動產品
135、、諧波傳動機電產品的制造和研發。RV 減速器 納博特斯克 成立于 2003 年,主營業務為精密減速器制造,產品在 RV 減速器領域全球市場占有率超過 80%,公司的精密減速器客戶主要包括工業機器人和機床,其中工業機器人客戶覆蓋全球四大家族機器人企業以及各知名機器人廠商。住友 住友集團旗下的建設機械廠家。1982 年進入工業機器人減速機領域,為焊接,搬運,噴涂,裝配等機器人應用領域提供全面減速機產品方案。雙環傳動 成立于 2005 年,專注于機械傳動齒輪的研發、設計、制造與銷售,產品涵蓋傳統汽車、電動汽車、高鐵軌道交通、電動工具及工業機器人等領域。南通振康 成立于 1993 年,主營業務包為精密
136、機械產品研發、生產,于 2015 年實現振康 RV 減速機的首批生產,是國內較早涉足機器人用 RV 減速器的廠商。中大力德 成立于 2006 年 8 月,2017 年于深交所主板上市(002896.SZ),主營業務為機械傳動與控制應用領域關鍵零部件的研發、生產、銷售和服務,產品包括精密減速器、傳動行星減速器、各類小型及微型減速電機等。數據來源:東北證券,綠的諧波招股說明書 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 47/55 電子電子/行業深度行業深度 5.核心標的核心標的 5.1.凌云光:機器視覺龍頭,具身智能領域持續突破 公司業務處于轉型公司業務處于轉型的過渡的過渡期。期。
137、公司 2024 年營業收入 22.34 億元,較同期下滑 15.42%,歸母凈利潤 1.07 億元,較同期下滑 34.69%。然而,2024 年屬于公司圍繞“AI”需求驅動戰略轉變的一年,公司依托“AI+視覺”的核心技術,分別在機器視覺和光通信領域推出一系列創新產品和解決方案,如智能工廠解決方案、3D 檢測應用產品、具身智能數據采集系統、OCS 全光交換解決方案等,進一步優化了產品結構,并實現了毛利率提升至 34.66%,同比增長了 3.72 個百分點。當前 AI 驅動的相關市場尚處于早期階段,隨著市場進一步成熟,預計這些產品將會展現出良好的規模性效應,為公司長期增長提供有力支撐。圖圖 39:
138、凌云光營業收入趨勢:凌云光營業收入趨勢 圖圖 40:凌云光歸母凈利潤趨勢:凌云光歸母凈利潤趨勢 數據來源:iFinD,東北證券 數據來源:iFinD,東北證券 公司創新產品不斷迭代。公司創新產品不斷迭代。公司精準把握人工智能帶來的技術與市場機遇,依托“視覺+AI”的核心技術,推出智能工廠解決方案、3D 檢測應用產品、具身智能數據采集系統等創新產品。同時,公司在光通信領域率先引進 OCS 全光交換解決方案,服務 AI 驅動下的算力革命,進一步優化了產品結構。憑借這些創新舉措,公司 2024年毛利率提升至 34.66%,同比增長 3.72 個百分點,核心競爭力得以顯著提升。盡管以上產品目前仍處于市
139、場前期階段,尚未對收入產生顯著帶動作用,但隨著相關市場的進一步成熟,預計這些產品將展現出良好的規模效應,為公司未來收入增長提供有力支撐。公司在公司在 AI 的通用性和場景化兩個方面持續發力。的通用性和場景化兩個方面持續發力。在 AI 通用能力方面,公司持續打造 F.Brain 深度學習平臺。在報告期內,公司實現 F.Brain 平臺的兩次版本迭代實現如下突破:建立工業缺陷通用檢測模型,針對新場景新缺陷,僅需一張缺陷樣本便可快速完成模型適配,1 分鐘實現缺陷檢測,檢測效率等同于深度訓練模型 90%的精度,能夠極大解決工業場景中樣本少且上線速度要求快的難題;完善缺陷生成機制,一方面,可實現 1 張
140、缺陷樣本仿真生成 1 萬樣本,在工業缺陷形態、位置、背景多樣化的條件下,實現模擬生成樣本的背景和區域可控,為零樣本檢測提供可能性;AI 標注缺陷數據效率相較傳統手動標注提升了 4 倍以上。針對垂直場景算力有限且對檢測精度要求高的特性,公司在基礎大模型和行業大模型基礎上,建立經過蒸餾剪枝技術形成的垂直行業/場景專用模型,訓練和推理效率提升30%,對于因檢測環境復雜、缺陷種類復雜、缺陷數據稀缺等復雜場景精度提升至 95%+,以便同時滿足客戶精度和效率的雙向要求。5.2.速騰聚創:激光雷達龍頭,機器人成第二增長曲線 -20%-10%0%10%20%30%40%50%05101520253020212
141、022202320242025Q1營業收入(億元)yoy(右軸)-350%-300%-250%-200%-150%-100%-50%0%50%0.00.51.01.52.020212022202320242025Q1歸母凈利潤(億元)yoy(右軸)請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 48/55 電子電子/行業深度行業深度 公司為全球激光雷達龍頭。公司為全球激光雷達龍頭。速騰聚創注冊成立于 2014 年,于 2024 年初在港股上市。公司作為全球領先的 AI 驅動的機器人技術公司,圍繞 AI、芯片、硬件三大技術棧打造核心能力,致力于踐行以科技推動機器人行業和 ADAS 駕駛
142、進步的決心和承諾,為市場提供應用于機器人與汽車領域的傳感器、解決方案等產品,并持續探索和研發更多的機器人通用核心部件。公司的激光雷達產品分為公司的激光雷達產品分為 R、M、E 等平臺產品,產品矩陣不斷豐富。等平臺產品,產品矩陣不斷豐富。R 平臺產品 為傳統的機械激光雷達,主要用于機器人及其他非汽車行業。M 及 E 平臺產品是目 前主要用于 ADAS 及機器人應用的車規級固態激光雷達,M 平臺產品是安裝在車輛 上的主要激光雷達,E 平臺產品專門設計用于 ADAS 補盲及機器人。公司新定點順利。公司新定點順利。公司在 2024 年已成功取得 28 家汽車整車廠及一級供應商的 95款車型的量產定點訂
143、單,并為 12 名客戶的 32 款車型實現 SOP。截至 2024 年 12 月31 日,公司已與全球 310 多家汽車整車廠和一級供應商建立了合作關系。于 2024年,來自用于 ADAS 應用的激光雷達產品的銷售收入由 2023 年的人民幣 777.1 百萬元增加至人民幣 1,335.3 百萬元,同比大幅增長 71.8%。公司產品從車用拓展到機器人。公司產品從車用拓展到機器人。公司的激光雷達硬件和感知解決方案應用用例廣泛擴展到汽車行業以外,例如農業機器人、檢測機器人、物流機器人、V2X 解決方案和真值解決方案。截至 2024 年 12 月 31 日,公司已為機器人及其他非汽車行業的大約 2,
144、800 名客戶提供服務。公司也在為具身智能機器人提供操作解決方案。公司也在為具身智能機器人提供操作解決方案。我們已經推出我們第二代的靈巧手產品Papert 2.0。把 Papert 2.0 與我們在機器人視覺領域的豐富經驗相融合,速騰聚創將可實現手眼協同的系統,將感知信息與手部動作無縫結合,大大提升了Papert 2.0 在面對不同任務的通用性和操作準確度。5.3.芯動聯科:高性能 MEMS 慣性傳感器龍頭 公司為國內高性能公司為國內高性能 IMU 龍頭公司。龍頭公司。公司的主要產品是 MEMS 陀螺儀、MEMS 加速度計、慣性測量單元、技術服務。公司高性能 MEMS 陀螺儀核心性能指標已達到
145、國際先進水平,產品實現了批量化應用。公司專注于從事產品的研發,獲得“國家專精特新小巨人企業”、“高新技術企業”等榮譽稱號。圖圖 41:芯動聯科營業收入趨勢:芯動聯科營業收入趨勢 圖圖 42:芯動聯科歸母凈利潤趨勢:芯動聯科歸母凈利潤趨勢 數據來源:iFinD,東北證券 數據來源:iFinD,東北證券 下游市場認可提升,營收持續增長。下游市場認可提升,營收持續增長。公司 24Q4/25Q1 營業收入分別為 1.33/0.88 億元,同比+6.56%/+291.77%。公司歸母凈利潤 24Q4/25Q1 分別為 0.84/0.44 億元,同比+22.90%/扭虧為盈。全年盈利提升顯著主要系公司產品
146、在下游市場持續拓展認可,0%50%100%150%200%250%300%350%0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.520212022202320242025Q1營業收入(億元)yoy(右軸)-3500%-3000%-2500%-2000%-1500%-1000%-500%0%500%0.00.51.01.52.02.520212022202320242025Q1歸母凈利潤(億元)yoy(右軸)請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 49/55 電子電子/行業深度行業深度 客戶陸續完成驗證導入帶來量產訂單,公司試產和量產階段項目滾動增多,經營利潤快速增
147、長。25Q1 公司在手訂單充足交付順利,業績大幅提升,全年增速可期。聚焦高性能聚焦高性能 MEMS 傳感器,積極推進客戶驗證。傳感器,積極推進客戶驗證。報告期內公司主要產品 MEMS 陀螺儀、MEMS 加速度計貢獻營收增長,毛利率保持較高水平,產品需求快速提升,量產訂單增多。公司產品競爭力優勢吸引新客戶合作,同時公司主動接洽高增長領域客戶,積極推進產品測試生產。市場滲透率提升,銷售收入有望進入放量階段,公司增加產品庫存積極備貨。核心產品持續迭代,陀螺儀持續研發改進提升性能,高性能 FM 加速度計已形成量產能力,用于自動駕駛、低空航電、工業機器人的 IMU產品研發進行,多產品響應多需求,推動業務
148、可持續增長。產品研發持續推進,應用領域不斷擴張。產品研發持續推進,應用領域不斷擴張。2024 年公司研發費用 1.09 億元,同比增長36.52%,占營業收入 27.07%,長期高研發水平推動公司產品技術競爭力持續提升。公司產品研發布局汽車領域,在研項目包括自動駕駛高性能 MEMS IMU、汽車級功能安全 6 軸 MEMS IMU 等,已定點一家車規客戶。壓力傳感器產品線持續建設,小量程傳感器已定型量產。公司產品矩陣不斷完善,擴展下游應用領域。公司在高端工業、智能駕駛、高可靠等領域均有終端客戶,高景氣賽道帶來成長空間。5.4.敏芯股份:MEMS 平臺型公司,壓力類產品快速放量 壓力傳感器營收大
149、幅增長,開發多品類傳感器產品。壓力傳感器營收大幅增長,開發多品類傳感器產品。公司微壓差產品銷量大幅增長,帶動 MEMS 壓力傳感器營收提升,24 年營收占比達 41.8%,成為公司第二增長級,業務結構優化。公司定位 MEMS 技術平臺型公司,開發多產品線,加速度計和陀螺儀產品研發取得突破性進展,打造慣性傳感器業務增長點,未來將布局全物理量傳感器。公司將研發策略從降本調整至強調產品競爭力,加強與供應商伙伴合作,根據大客戶需求加速產品研發周期。圖圖 43:敏芯股份營業收入趨勢:敏芯股份營業收入趨勢 圖圖 44:敏芯股份歸母凈利潤趨勢:敏芯股份歸母凈利潤趨勢 數據來源:iFinD,東北證券 數據來源
150、:iFinD,東北證券 營收連創新高,單季度扭虧為盈。營收連創新高,單季度扭虧為盈。公司 24Q4/25Q1 營業收入分別為 1.69/1.35 億元,同比+48.86%/+53.05%。公司 24Q4/25Q1 歸母凈利潤分別為 0.13/0.03 億元,同比扭虧。下游消費電子等終端市場需求回暖帶動業績回暖,壓力類產品取得市場突破,24Q2、Q3、Q4 營收創歷史新高,24Q4 實現單季度扭虧盈利,25Q1 延續復蘇態勢。公司盈利水平修復,24 年綜合毛利率,同比+8.07pcts。布局布局 AI 機器人多產品,聲學傳感器升規應用。機器人多產品,聲學傳感器升規應用。受益于 AI 大模型加速應
151、用趨勢與硬件成本下降,AI 應用場景不斷涌現,公司深度布局新興領域,積極迎接發展機遇。AI 手機、AI 眼鏡等 AI 端側產品有望大幅增長,帶來 MEMS 聲學傳感器高信噪比升規的市場機會。公司已布局研發高信噪比、低功耗的數字麥克風,性能對標世界-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%0.01.02.03.04.05.06.020212022202320242025Q1營業收入(億元)yoy(右軸)-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%012345620212022202320242025Q1歸母凈利潤(億元)yoy(右軸)請務必
152、閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 50/55 電子電子/行業深度行業深度 領先水平。公司在研多款人形機器人傳感器,包括 MEMS 三維力、六維力/力矩傳感器、手套型壓力及溫度傳感器以及機器人用 IMU 等產品,研發進展順利。5.5.睿創微納:多維感知龍頭,毫米波雷達技術突破 深耕紅外領域,全鏈路提升技術。深耕紅外領域,全鏈路提升技術。公司建設從紅外芯片、探測器、模組到熱成像儀整機全產業鏈,在非制冷紅外成像領域技術國內領先、國際先進。2024 年公司開發世界首款 6m 640512 非制冷紅外探測器產品,適應消費電子、車載產品小型化趨勢,滿足低成本需求。優化晶圓級封裝技術。公司
153、建立第一個紅外圖像開源平臺,為算法開發提供技術支持,。業務技術智能融合,推出行業首個紅外熱成像、可見光與 4D 毫米波雷達的智能融合算法與產品。圖圖 45:睿創微納營業收入趨勢:睿創微納營業收入趨勢 圖圖 46:睿創微納歸母凈利潤趨勢:睿創微納歸母凈利潤趨勢 數據來源:iFinD,東北證券 數據來源:iFinD,東北證券 下游需求向好,營收快速增長。下游需求向好,營收快速增長。公司 24Q4/25Q1 營業收入分別為 11.66/11.37 億元,同比+30.07%/+12.88%。公司歸母凈利潤 24Q4/25Q1 分別為 0.86/1.46 億元,同比-21.41%/+13.42%,24Q
154、4 同比下滑系公司資產減值損失增加。2024 年紅外熱成像業務下游低空經濟、工業測溫與視覺感知等領域需求旺盛,營收同比+30.03%;微波射頻業務新客戶需求還未釋放,營收同比-29.11%。2024 年公司銷售費用率、管理費用率同比下降,各業務模塊協同效應增強,研發費用率同比增加。多維感知領域逐漸突破,支撐快速發展空間。多維感知領域逐漸突破,支撐快速發展空間。微波方面,公司 2018 年起切入微波業務,組建微波半導體核心團隊,研發芯片核心技術,持續擴展產品線。硅基毫米波集成電路產品具備低軌寬帶衛通終端應用能力,微波子系統推出低空飛行期多款原型產品。車載領域公司完成第一代車載 4D 毫米波雷達射
155、頻芯片與成像雷達產品的研制與驗證。激光方面布局激光測距產品,鉺玻璃激光器等已實現批量生產。5.6.安培龍:陶瓷傳感器龍頭,六維力傳感器加速推進 公司是一家專業從事熱敏電阻及溫度傳感器、氧傳感器、壓力傳感器、力傳感器的公司是一家專業從事熱敏電阻及溫度傳感器、氧傳感器、壓力傳感器、力傳感器的“小巨人”企業?!靶【奕恕逼髽I。經過多年的陶瓷工藝及 MEMS 技術積累,公司擁有從陶瓷材料研發到熱敏電阻及傳感器生產制造的完整產業鏈,在材料配方、陶瓷基體制備、成型、燒結、印刷、封裝、MEMS 壓力傳感器芯片設計、標定、模組裝配、測試等方面均擁有自主研發能力和核心技術。0%10%20%30%40%50%60%
156、0102030405020212022202320242025Q1營業收入(億元)yoy(右軸)-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%012345620212022202320242025Q1歸母凈利潤(億元)yoy(右軸)請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 51/55 電子電子/行業深度行業深度 圖圖 47:安培龍營業收入趨勢:安培龍營業收入趨勢 圖圖 48:安培龍歸母凈利潤趨勢:安培龍歸母凈利潤趨勢 數據來源:iFinD,東北證券 數據來源:iFinD,東北證券 公司產品下游分布廣泛。公司產品下游分布廣泛?;陂L期的技術積累以及
157、產業化經驗,公司業已形成了熱敏電阻及溫度傳感器、壓力傳感器、氧傳感器、力傳感器四大類產品線,包含上千種規格型號的產品,目前主要應用于汽車、家電、光伏、儲能、充電樁、物聯網、工業控制、醫療、低空經濟、機器人等領域。公司客戶質量優異公司客戶質量優異。在家電應用領域,公司合作的主要客戶包括:美的集團、格力電器、海爾智家、海信家電、TCL、綠山咖啡、雀巢咖啡、東芝、三星、伊萊克斯、松下等國內外知名家電終端品牌商;在汽車應用領域,公司的合作客戶(含通過汽車零部件 tire1 廠商供應給主機廠)包括比亞迪、上汽集團、Stellantis、北美某知名新能源汽車客戶、東風日產、長城汽車、東風汽車、吉利汽車、長
158、安汽車、奇瑞汽車、一汽紅旗、廣汽埃安、理想、蔚來、小鵬、賽力斯等。合作的汽車零部件(tire1)廠商包括法雷奧、麥格納、馬瑞利、捷溫、李爾、拓普集團、三花智控、萬里揚、銀輪、邦奇、凌云股份等眾多國內外知名客戶。在光伏、儲能領域,公司合作和配套的客戶包括 H 公司、比亞迪、寧德時代、欣旺達等知名客戶。5.7.柯力傳感:國內應變式傳感器龍頭,布局傳感器產業森林 柯力集團打造的“傳感器森林”的戰略投資布局初見雛形??铝瘓F打造的“傳感器森林”的戰略投資布局初見雛形。公司錨定工業測控與計量、智慧物流、能源環境測量、機器人傳感器四大投資板塊,以“更聚焦、更深耕、更體系、更長遠”的策略積極投資布局,202
159、4 年全年新增完成了“七控二參”共 9個項目的戰略投資,2025 年一季度完成對開普勒機器人的戰略投資。圖圖 49:柯力傳感營業收入趨勢:柯力傳感營業收入趨勢 圖圖 50:柯力傳感歸母凈利潤趨勢:柯力傳感歸母凈利潤趨勢 數據來源:iFinD,東北證券 數據來源:iFinD,東北證券 0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%024681020212022202320242025Q1營業收入(億元)yoy(右軸)-20%0%20%40%60%80%0.00.20.40.60.81.020212022202320242025Q1歸母凈利潤(億元)yoy(右軸)0%5%10%15%20
160、%25%30%0246810121420212022202320242025Q1營業收入(億元)yoy(右軸)-40%-20%0%20%40%60%80%100%0.00.51.01.52.02.53.03.520212022202320242025Q1歸母凈利潤(億元)yoy(右軸)請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 52/55 電子電子/行業深度行業深度 公司新品開發順利。公司新品開發順利。公司六維力/力矩傳感器已完成人形機器人手腕、腳腕,工業臂、協作臂末端的產品系列開發,掌握了結構解耦、算法解耦、高速采樣通訊等技術要點,并已給 50 多家國內人形機器人、協作機器人、
161、工業機器人客戶送樣,部分客戶已進入批量訂單階段。2025 年 4 月,公司購置并啟用六維力自動化測試設備及機加工設備,將對六維力傳感器實現全自動化標定檢測,有助于提高產品精度、穩定性和可靠性,并將大幅提高公司生產六維力傳感器的效率和產能。在觸覺傳感器方面,公司啟動與多家企業、院校的合作,目前尚處于研發階段。同時,以投資并購的方式探索與國內技術領先的創新性觸覺傳感器公司在股權方面的合作。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 53/55 電子電子/行業深度行業深度 6.風險提示風險提示 6.1.人形機器人發展不及預期 當前仍處人形機器人發展早期,未來發展情況尚有不確定性。6.2
162、.傳感器市場發展不及預期 傳感器技術路線不定,若后續算法對傳感器需求減少,則總體市場規模會下降。6.3.競爭風險加劇 作為潛在需求最大的細分市場之一,眾多巨頭紛紛進軍機器人傳感器行業,可能會加劇現有企業的競爭風險。6.4.技術方案迭代導致傳感方案發生變化 當前仍處發展早期,技術方案較多,未來技術路線存在不確定性。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 54/55 電子電子/行業深度行業深度 研究團隊簡介:研究團隊簡介:Table_Introduction 李玖:北京大學光學博士,北京大學國家發展研究院經濟學學士(雙學位),電子科技大學本科,曾任華為海思高級工程師、光峰科技博士
163、后研究員,具有三年產業經驗,2019 年加入東北證券,現任電子行業首席分析師。黃磊:上海財經大學金融學、計算機科學與技術雙學士,倫敦大學學院經濟學碩士,2024 年加入東北證券電子組,負責封測行業研究。分析師聲明分析師聲明 作者具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格,并在中國證券業協會注冊登記為證券分析師。本報告遵循合規、客觀、專業、審慎的制作原則,所采用數據、資料的來源合法合規,文字闡述反映了作者的真實觀點,報告結論未受任何第三方的授意或影響,特此聲明。投資投資評級說明評級說明 股票 投資 評級 說明 買入 未來 6 個月內,股價漲幅超越市場基準 15%以上。投資評級中所涉及的市場基準
164、:A 股市場以滬深 300 指數為市場基準,新三板市場以三板成指(針對協議轉讓標的)或三板做市指數(針對做市轉讓標的)為市場基準;香港市場以摩根士丹利中國指數為市場基準;美國市場以納斯達克綜合指數或標普 500指數為市場基準。增持 未來 6 個月內,股價漲幅超越市場基準 5%至 15%之間。中性 未來 6 個月內,股價漲幅介于市場基準-5%至 5%之間。減持 未來 6 個月內,股價漲幅落后市場基準 5%至 15%之間。賣出 未來 6 個月內,股價漲幅落后市場基準 15%以上。行業 投資 評級 說明 優于大勢 未來 6 個月內,行業指數的收益超越市場基準。同步大勢 未來 6 個月內,行業指數的收
165、益與市場基準持平。落后大勢 未來 6 個月內,行業指數的收益落后于市場基準。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 55/55 電子電子/行業深度行業深度 重要聲明重要聲明 本報告由東北證券股份有限公司(以下稱“本公司”)制作并僅向本公司客戶發布,本公司不會因任何機構或個人接收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本公司具有中國證監會核準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,本公司對這些信息的準確性和完整性不作任何保證。報告中的內容和意見僅反映本公司于發布本報告當日的判斷,不保證所包含的內容和意見不發生變化。本報告僅供參考,并不構成對所述證券買賣的出價或征價。在
166、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何人的證券買賣建議。本公司及其雇員不承諾投資者一定獲利,不與投資者分享投資收益,在任何情況下,我公司及其雇員對任何人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。本公司或其關聯機構可能會持有本報告中涉及到的公司所發行的證券頭寸并進行交易,并在法律許可的情況下不進行披露;可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行業務、財務顧問等相關服務。本報告版權歸本公司所有。未經本公司書面許可,任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發表或引用。如征得本公司同意進行引用、刊發的,須在本公司允許的范圍內使用,并注明本報告的發布人和發布日期,提示使用本報告的風險。若本公司客戶(以下稱“該客戶”)向第三方發送本報告,則由該客戶獨自為此發送行為負責。提醒通過此途徑獲得本報告的投資者注意,本公司不對通過此種途徑獲得本報告所引起的任何損失承擔任何責任。東北證券股份有限公司東北證券股份有限公司 地址地址 郵編郵編 中國吉林省長春市生態大街 6666 號 130119 中國北京市西城區錦什坊街 28 號恒奧中心 D 座 100033 中國上海市浦東新區楊高南路 799 號 200127 中國深圳市福田區福中三路 1006 號諾德中心 34D 518038 中國廣東省廣州市天河區冼村街道黃埔大道西 122 號之二星輝中心 15 樓 510630