《機械設備行業深度報告:靈巧手傳感器重塑人機邊界關注電子皮膚應用-250514(41頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《機械設備行業深度報告:靈巧手傳感器重塑人機邊界關注電子皮膚應用-250514(41頁).pdf(41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 機械設備機械設備 Table_Date 發布時間:發布時間:2025-05-14 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 9%4%20%相對收益 5%5%14%Table_Market 行業數據 成分股數量(只)527 總市值(億)43011 流通市值(億)20970 市盈率(倍)38.54 市凈率(倍)2.60 成分股總營收(億)18769 成分股總凈利潤(億)1121 成分
2、股資產負債率(%)51.16 相關報告 核電設備景氣度向上,關注機器人續航、散熱等新方向-20250429 關稅政策變化下,關注自主可控、工程機械、煤化工設備等內需板塊-20250422 Table_Author 證券分析師:劉俊奇證券分析師:劉俊奇 執業證書編號:S0550524020001 17501626511 研究助理:周興武研究助理:周興武 執業證書編號:S0550124070020 15996262528 Table_Title 證券研究報告/行業深度報告 靈巧手靈巧手傳感器傳感器:重塑人機邊界,重塑人機邊界,關注電子皮膚關注電子皮膚應用應用 報告摘要:報告摘要:Table_Sum
3、mary 靈巧手為什么需要傳感器靈巧手為什么需要傳感器:靈巧手作為人形機器人的重要組成部分,其智能化和功能化的發展高度依賴于傳感器技術。傳感器不僅能夠為靈巧手提供物體的形狀、材質和重量信息,還能實時反饋運動狀態和力反饋,從而實現精準的抓取和操作。隨著機器人技術的快速發展,靈巧手對傳感器的需求不斷增加,尤其是高精度、高靈敏度和高穩定性的傳感器,成為市場關注的焦點。例如,星動紀元的 XHAND1 靈巧手配備了高分辨率的觸覺陣列傳感器,能夠提供精確的三維力觸覺和溫度信息,極大地提升了靈巧手的感知能力和操作精度。這種對傳感器的高度依賴,使得傳感器市場在靈巧手領域的應用前景廣闊。靈巧手需要什么樣的傳感器
4、靈巧手需要什么樣的傳感器:靈巧手需要多種類型的傳感器來實現其功能,包括力傳感器、位置傳感器和觸覺傳感器。力傳感器能夠將機械力轉換為電信號,常見的類型包括應變式、電容式、壓電式和光學式等;位置傳感器用于檢測物體的運動或相對位置,常見的有電位式、磁電感應式、光電式、電容式和霍爾式等;觸覺傳感器則模擬人類皮膚的觸覺功能,能夠感知壓力、溫度和物體表面的紋理等信息,其類型包括電容式、壓阻式、壓電式、光學式和摩擦電式等。這些傳感器的性能指標,如靈敏度、線性度、響應時間和穩定性,直接影響靈巧手的操作精度和智能化水平。電子皮膚作為觸覺傳感器的前沿方向,能夠像人類皮膚一樣感知壓力、溫度、濕度、應變等多種外界刺激
5、,并將這些物理信息轉化為電信號,實現觸覺、溫覺等感知功能,有望成為靈巧手的核心部件。市場現狀與發展趨勢:市場現狀與發展趨勢:全球力傳感器和觸覺傳感器市場規模正在快速增長。2020 年全球力傳感器市場規模達到 21.6 億美元,預計到 2026 年將達到 28.4 億美元,年復合增長率為 4.68%。六維力傳感器作為靈巧手的關鍵部件,其市場規模預計將在 2027-2030 年期間出現爆發式增長,主要得益于人形機器人技術的成熟和批量化生產。觸覺傳感器市場也在快速增長,全球柔性傳感器市場規模在 2022 年達到 19.31 億美元,預計未來將繼續保持兩位數的增長率。中國作為全球最大的電子消費品市場之
6、一,柔性傳感器的國產化率正在逐步提高。隨著人形機器人量產落地,柔性傳感器需求量有望快速增長。相關標的:相關標的:漢威科技、福萊新材、日盈電子等。風險提示:風險提示:人形機器人進展不及預期;傳感器技術發展布局預期人形機器人進展不及預期;傳感器技術發展布局預期 Table_CompanyFinance -30%-20%-10%0%10%20%30%40%2024/52024/8 2024/11 2025/2機械設備滬深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 2/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 目目 錄錄 1.靈巧手為什么需要傳感器靈巧手為什么需要傳感器.4 1.
7、1.基于第一性原理,靈巧手的仿人手構造需要傳感器.4 1.2.靈巧手的智能化發展需要傳感器.7 1.3.靈巧手傳感器實例.9 2.靈巧手需要什么樣的傳感器靈巧手需要什么樣的傳感器.13 2.1.力傳感器.13 2.2.位置傳感器.18 2.3.觸覺傳感器.23 3.靈巧手傳感器市場分析靈巧手傳感器市場分析.30 3.1.力傳感器.30 3.2.觸覺傳感器.34 4.相關標的相關標的.36 4.1.漢威科技.36 4.2.福萊新材.37 4.3.日盈電子.38 圖表目錄圖表目錄 圖圖 1:典型的兩指夾持器:典型的兩指夾持器.4 圖圖 2:典型的多指抓持手:典型的多指抓持手.4 圖圖 3:人手的自
8、由度分布:人手的自由度分布.5 圖圖 4:靈巧手分類:靈巧手分類.6 圖圖 5:人手皮膚中的機械刺激感受小體分布示意圖:人手皮膚中的機械刺激感受小體分布示意圖.6 圖圖 6:海外靈巧手實例:海外靈巧手實例.7 圖圖 7:國內靈巧手研究成果:國內靈巧手研究成果.8 圖圖 8:星動紀元:星動紀元 XHAND1 配有觸覺陣列傳感器提供力覺和溫度信息配有觸覺陣列傳感器提供力覺和溫度信息.8 圖圖 9:Dexhand 021 靈巧手靈巧手.9 圖圖 10:Dexhand 021 靈巧手空間工作圖靈巧手空間工作圖.9 圖圖 11:因時機器人:因時機器人 RH56BFX 靈巧手靈巧手.10 圖圖 12:因時
9、機器人:因時機器人 FTP 系列靈巧手系列靈巧手.10 圖圖 13:XHAND1 觸覺方案觸覺方案.10 圖圖 14:宇樹科技宇樹科技 Dex5-1P.11 圖圖 15:智元靈巧手外觀展示圖:智元靈巧手外觀展示圖.12 圖圖 16:智元靈巧手正視圖:智元靈巧手正視圖.12 圖圖 17:特斯拉第三代靈巧手有望采用直流無刷電機驅動:特斯拉第三代靈巧手有望采用直流無刷電機驅動.12 圖圖 18:Shadow Dexterous Hand.13 圖圖 19:力傳感器的結構圖:力傳感器的結構圖.14 圖圖 20:應變式力傳感器的結構:應變式力傳感器的結構.14 圖圖 21:電容式力傳感器的結構圖:電容式
10、力傳感器的結構圖.15 圖圖 22:磁電式傳感器結構圖:磁電式傳感器結構圖.16 圖圖 23:壓電式力傳感器結構圖:壓電式力傳感器結構圖.16 圖圖 24:光纖光柵傳感器傳感原理圖:光纖光柵傳感器傳感原理圖.17 圖圖 25:光學式力傳感器結構圖:光學式力傳感器結構圖.17 圖圖 26:位置傳感器的結構圖:位置傳感器的結構圖.18 圖圖 27:電位式位置傳感器的結構圖:電位式位置傳感器的結構圖.19 圖圖 28:線性可變差動變壓器(線性可變差動變壓器(LVDT)的結構)的結構.20 mUkZmUgVkYbWiZpN7N9RaQoMoOtRtOfQpPrMiNqRmRbRnNvMwMqMsQNZ
11、sRoQ 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 3/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 29:電感式接近位置傳感器的結構電感式接近位置傳感器的結構.20 圖圖 30:光柵位置傳感器結構圖:光柵位置傳感器結構圖.20 圖圖 31:電容式位置傳感器的結構圖:電容式位置傳感器的結構圖.21 圖圖 32:霍爾位置傳感器結構:霍爾位置傳感器結構.22 圖圖 33:觸覺傳感器的工作流程圖:觸覺傳感器的工作流程圖.23 圖圖 34:觸覺傳感器的結構圖:觸覺傳感器的結構圖.23 圖圖 35:空心球微結構的超靈敏電阻式壓力傳感器:空心球微結構的超靈敏電阻式壓力傳感器.24 圖圖
12、36:嵌入銀納米線制作多尺度結構柔性壓力觸覺傳感器:嵌入銀納米線制作多尺度結構柔性壓力觸覺傳感器.24 圖圖 37:觸覺傳感器單元結構三維圖:觸覺傳感器單元結構三維圖.25 圖圖 38:導電粒子微觀結構:導電粒子微觀結構.25 圖圖 39:ERT 觸覺傳感器的分層結構觸覺傳感器的分層結構.25 圖圖 40:壓電式觸覺傳感器的結構圖:壓電式觸覺傳感器的結構圖.26 圖圖 41:基于壓電式列陣觸覺傳感器實現的電子皮膚:基于壓電式列陣觸覺傳感器實現的電子皮膚.26 圖圖 42:壓電式觸覺傳感器的結構圖:壓電式觸覺傳感器的結構圖.27 圖圖 43:光學式觸覺傳感器的結構圖及其應用:光學式觸覺傳感器的結
13、構圖及其應用.27 圖圖 44:光纖式觸覺傳感器陣列:光纖式觸覺傳感器陣列.28 圖圖 45:Gelsight 光學觸覺傳感器光學觸覺傳感器.28 圖圖 46:摩擦電式觸覺傳感器的結構:摩擦電式觸覺傳感器的結構.29 圖圖 47:仿生摩擦電式觸覺傳感器示意圖:仿生摩擦電式觸覺傳感器示意圖.29 圖圖 48:摩擦電效應的傳感手套:摩擦電效應的傳感手套.30 圖圖 49:全球力傳感器市場規模(億美元):全球力傳感器市場規模(億美元).31 圖圖 50:全球力矩傳感器市場規模(億美元):全球力矩傳感器市場規模(億美元).31 圖圖 51:2020-2030E 我國六維力傳感器出貨量及預測我國六維力傳
14、感器出貨量及預測.31 圖圖 52:2020-2030E 我國六維力傳感器市場銷售規模及預測我國六維力傳感器市場銷售規模及預測.32 圖圖 53:2023 年我國六維力傳感器整體市場份額年我國六維力傳感器整體市場份額.32 圖圖 54:2023 年我國六維力傳感器國內廠商份額年我國六維力傳感器國內廠商份額.32 圖圖 55:2020-2030E 六維力傳感器內外資品牌出貨量占比變化六維力傳感器內外資品牌出貨量占比變化.33 圖圖 56:2017-2022 年全球柔性年全球柔性傳感器行業市場規模傳感器行業市場規模.34 圖圖 57:2017-2022 年全球柔性傳感器需求量和均價年全球柔性傳感器
15、需求量和均價.34 圖圖 58:2017-2023 年中國柔性傳感器市場規模年中國柔性傳感器市場規模.35 圖圖 59:2017-2022 年中國柔性傳感器產量及需求量年中國柔性傳感器產量及需求量.35 圖圖 60:2017-2022 年中國柔性傳感器國產化率年中國柔性傳感器國產化率.35 圖圖 61:漢威科技公司柔性壓力傳感器圖譜:漢威科技公司柔性壓力傳感器圖譜.37 圖圖 62:福萊新材柔性皮膚產品及其應用領域:福萊新材柔性皮膚產品及其應用領域.38 圖圖 63:2019-2024 公司業務結構情況(億元)公司業務結構情況(億元).39 圖圖 64:日盈電子主要產品類型:日盈電子主要產品類
16、型.39 表表 1:不同技術類型的力傳感器的對比:不同技術類型的力傳感器的對比.17 表表 2:不同技術類型的位置傳感器的對比:不同技術類型的位置傳感器的對比.22 表表 3:不同技術類型的觸覺傳感器的對比:不同技術類型的觸覺傳感器的對比.30 表表 4:主要六維力傳感器廠家:主要六維力傳感器廠家.33 表表 5:國內主要柔性傳感器企:國內主要柔性傳感器企業業.36 表表 6:漢威科技的柔彈性傳感器參數:漢威科技的柔彈性傳感器參數.37 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 4/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 1.靈巧手為什么需要傳感器靈巧手為什么需要傳感器 1.
17、1.基于第一性原理,靈巧手的仿人手構造需要傳感器 人形機器人靈巧手是一種模擬人類手部功能的高自由度末端執行器,具有高度靈活人形機器人靈巧手是一種模擬人類手部功能的高自由度末端執行器,具有高度靈活性和復雜操作能力。性和復雜操作能力。靈巧手從結構和功能上參考人手,通常具有多個手指,最普遍的手指數目為 3-5 個,各手指具有多個關節,手指關節的運動副多采用轉動副。能夠靈活操作對象,實現對物體的靈活抓取、精準捏取、強力抓取等多種動作,滿足多種工作需求。靈巧手作為人形機器人的重要組成部分,其技術的成熟度和性能的優劣在很大程度上決定了人形機器人的應用范圍和市場表現。圖圖 1:典型的兩指夾持器典型的兩指夾持
18、器 圖圖 2:典型的多指抓持手典型的多指抓持手 數據來源:機器人多指靈巧手的研究現狀、趨勢與挑戰、東北證券 數據來源:機器人多指靈巧手的研究現狀、趨勢與挑戰、東北證券 靈巧手主要參考靈巧手主要參考人手人手構造,通常認定人手有構造,通常認定人手有 21 個個自由度。自由度。機器人靈巧手從結構和功能上參考人手,能夠靈活操作對象,實現對物體的靈活抓取,滿足多種工作需求。從解剖學上看,拇指有 IP(指間關節),MCP(掌指關節)和 CMC(腕掌關節)三個關節,其余四指有 DIP(遠端指間關節),PIP(近端指間關節)、MCP(掌指關節)和 CMC(腕掌關節)四個關節。從類型上看,手指的 DIP、PIP
19、 和拇指的 IP 關節都屬于鉸鏈關節,只有 1 個自由度;手指的 MCP 屬于橢球關節,有 2 個自由度;手指的 CMC 屬于鞍狀關節,有 2 個自由度。在通常不考慮除拇指外四指的 CMC 關節下,拇指有 5 個自由度,其余四指有 4 個自由度,單手合計有 21 個自由度。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 5/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 3:人手的自由度分布人手的自由度分布 數據來源:Grants Atlas of Anatomy、東北證券 根據自由度數量、驅動方式、傳動方式以及傳感方式的不同,靈巧手可以分為若干根據自由度數量、驅動方式、傳動方式以及
20、傳感方式的不同,靈巧手可以分為若干類型。類型。人形機器人靈巧手可以根據結構形式(如驅動器內置式、外置式、混合制式)、驅動方式(如電機驅動、氣動驅動、液壓驅動、形狀記憶合金驅動)、傳動機構(如腱繩傳動、齒輪傳動、連桿傳動)、自由度與驅動源數量(如全驅動、欠驅動)以及手指關節特性(如剛性關節、柔性關節、軟體關節)等多種標準進行分類,每種分類方式反映了靈巧手在靈活性、精度、成本、復雜度、適應性等方面的不同特點,適用于不同的應用場景和任務需求。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 6/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 4:靈巧手分類:靈巧手分類 數據來源:GGII、東
21、北證券 觸覺是人類通過皮膚感知外界環境的一種形式,皮膚可以感知來自外界的溫度、濕觸覺是人類通過皮膚感知外界環境的一種形式,皮膚可以感知來自外界的溫度、濕度、壓力、振動等,以及感受目標物體的形狀、大小、材質、軟硬程度等。度、壓力、振動等,以及感受目標物體的形狀、大小、材質、軟硬程度等。人體皮膚是人體上最大的身體器官,占約占體重的 16%,它包裹在身體表面,與外部環境直接接觸。人手的觸覺功能來源于人手皮膚中分布的大量機械刺激感受小體,這些感受小體在人手皮膚中的總量高達 17000 個,但在不同的區域分布密度不同,指尖分布密度最高,手掌處最低,而這也對應了指尖處的觸覺靈敏度最高。人手皮膚中的機械刺激
22、感受小體按照分布深度、分布密度和對機械刺激信號頻率響應范圍的不同分為四類:梅氏小體、梅克爾觸盤、拉菲尼小體和環層小體。圖圖 5:人手皮膚中的機械刺激感受小體分布示意圖人手皮膚中的機械刺激感受小體分布示意圖 數據來源:柔性觸覺傳感陣列設計及其接觸信息反解方法研究、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 7/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 1.2.靈巧手的智能化發展需要傳感器 靈巧手是機器人研究的重要課題,靈巧手是機器人研究的重要課題,海外研究成果眾多海外研究成果眾多:20 世紀 70 年代,日本“電子技術實驗室”研制出了 Okada 靈巧手,該靈巧手具有 3
23、 個手指和一個手掌,拇指有 3 個自由度,另外兩個手指各有 4 個自由度,采用電機驅動和肌腱傳動方式。上世紀 80 年代,Stanford Hand 具有 3 個手指 9 個自由度,3 個手指完全相同,單只手指采用 4 個電機驅動,并利用 N+1 腱結構傳動。20 世紀 90 年代,意大利博洛尼亞大學研制出了第一代靈巧手 UB Hand I,其采用模塊化設計,把機械結構簡化并將傳感設備集成,利用腱傳動,驅動電機安裝在手臂中。2011 年,英國倫敦國王學院和天津大學合作研制了一款靈巧手 Metamorphic Hand,該靈巧手最顯著特點是手掌的可重構設計,它的手掌是一個包含 5 個鏈接的球形五
24、連桿機構。2016 年,華盛頓大學研制出一款基于仿生設計的靈巧手,該手的質量小于 1kg,利用人造關節囊、韌帶、肌腱和彈性滑輪結構設計。Puhlmann S 等研制的 RBO Hand 3 是一種基于氣動驅動的多功能軟體靈巧手,擁有 5 個手指、16 個獨立的驅動自由度。2021 年,韓國實驗室研制了一款線繩驅動仿生靈巧手。其使用帶有萬向節的平行板轉向關節,手指關節處可實現兩個自由度。該手共有 15 個關節,20 個自由度,韓國的科研團隊于 2021 年研發了一種集成連桿驅動的靈巧手 ILDA。該手共有 15 個自由度(20 個關節)、34 N 的指尖力,結構緊湊,無需外置驅動部件,質量僅為
25、1.1 kg;在手指關節處安裝有觸覺傳感。圖圖 6:海外靈巧手實例:海外靈巧手實例 數據來源:機器人靈巧手研究綜述、東北證券 國內方面國內方面起步較晚,但近年來發展迅速起步較晚,但近年來發展迅速:2001 年,哈工大(HIT)聯手德國宇航中心(DLR)共同研發了一種利用齒輪以及連桿傳動的 HIT/DLR 靈巧手。DLR 有 4根手指,每根手指有 3 個自由度。指尖部分采用多連桿耦合機構,基礎關節的 2 個自由度通過差動機構耦合來完成。北京航空航天大學機器人研究所仿照Stanford/JPL 手研制出的 BH-3 為 3 指 9 自由度靈巧手。BH 靈巧手主要用于多指手的操作理論研究;通過數據手
26、套可實現遠距離控制。最新一代靈巧手 BH-985,其具有 5 個手指,外形尺寸約為人手的 1.5 倍,質量小于 1.5 kg,采用內置的 Maxon 直流伺服電機驅動,用齒輪、連桿和鋼絲傳動。浙江工業大學研發了 ZJUT hand 靈巧手,有氣動 5 指、20 個自由度。該靈巧手手指關節由塑料管 FPA、FPA 的管接頭、FPA 端蓋和連接件組成,。該手還配置了力、位移傳感器。2020 年,上海交通大學研制了一款氣動、多材料 3D 打印、模塊化高度集成軟指驅動器組裝的靈巧手。該靈巧手整體尺寸 1559246 mm,與女性的手掌大小相當。由于輕便化和模塊化設計,手的質量僅為 138 g,這款手具
27、有 4 個屈曲手指和 1 個拇指,共 11 個自由度。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 8/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 7:國內靈巧手研究成果:國內靈巧手研究成果 數據來源:機器人靈巧手研究綜述、東北證券 靈巧手迭代速度加快,傳感器發揮重要作用。靈巧手迭代速度加快,傳感器發揮重要作用。一方面,傳感器收集的大量數據,如物體的形狀、材質、重量、靈巧手的運動狀態和力反饋等,為訓練算法提供了豐富的信息。這些數據可以用于訓練機器學習模型,使靈巧手不斷學習和優化操作策略。另一方面通過傳感器反饋的數據,可以對靈巧手的訓練效果進行評估,了解其在不同任務中的表現,發現
28、存在的問題和不足之處,從而有針對性地進行改進和優化訓練方案。以星動紀元為例,在端到端原生機器人大模型 ERA-42 與全新硬件平臺的助力下,靈巧手產品 XHAND1 具有強大的泛化、自適應和規?;芰?。在 XHAND1的每個手指上,都配備一個高分辨率(100 點)觸覺陣列傳感器,提供精確的三維力觸覺和溫度信息。圖圖 8:星動紀元:星動紀元 XHAND1 配有觸覺陣列傳感器提供力覺和配有觸覺陣列傳感器提供力覺和溫度信息溫度信息 數據來源:星動紀元官網、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 9/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 1.3.靈巧手傳感器實例 靈巧智
29、能靈巧智能 DexHand021:該靈巧手采用電機驅動,腱繩傳動的方案,共 19 個自由度(12 個主動自由度,7 個被動自由度),自重約 1kg,內含位置傳感器、觸覺傳感器、以及力傳感器等三類傳感器。該靈巧手可以實現掌內轉動魔方、多物體抓取、支持超過 15 種類人手功能操作,如柱狀抓握、球形抓握、多指捏夾等;同時具備多種AI 能力:仿真環境:靈巧手模型、物理引擎、操作場景、實時可視化。算法工具包:動作映射、遙操作算法、強化學習和模仿學習(含預設場景)。交互生態:集成動作捕捉、VR 系統(輸入/輸出)、攝像頭手勢捕捉。開發者支持:開放接口、場景定制、算法擴展、ROS 系統集成。圖圖 9:Dex
30、hand 021 靈巧手靈巧手 圖圖 10:Dexhand 021 靈巧手空間工作圖靈巧手空間工作圖 數據來源:靈巧智能官網、東北證券 數據來源:靈巧智能官網、東北證券 因時機器人仿人五指靈巧手:因時機器人仿人五指靈巧手:公司仿人五指靈巧手主要有 RH 和 FTP 兩大系列,其中 RH 系列推出時間更早,采用創新型直線驅動設計,具有 6 個自由度和 12 個運動關節,同時內置6個力傳感器;而FTP系列靈巧手在原有內置力傳感器方案基礎上,又在表面集成了 12 個觸覺傳感器模塊,分別布置于指尖、指腹以及手掌部位。在力傳感器與觸覺傳感器的雙重加持下,靈巧手可實時獲取 5 指的受力情況和各個接觸面的的
31、觸覺信息,進一步優化抓握動作,提升操作精細度。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 10/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 11:因時機器人因時機器人 RH56BFX 靈巧手靈巧手 圖圖 12:因時機器人因時機器人 FTP 系列靈巧手系列靈巧手 數據來源:因時機器人官網、東北證券 數據來源:因時機器人官網、東北證券 星動星動紀元紀元 XHAND1:星動紀元開發全直驅仿人五指靈巧手,配備 12 個主動自由度,與人手大小相當,能夠復現人手復雜的動作,可運用各種不同形態的工具。同時,星動 XHAND1 的每個手指均配備了一個 270環繞覆蓋指尖的高分辨率的三維觸覺陣
32、列傳感器,每個指尖上采集 120-300 個均勻分布的三維力信息,最小分辨率為 0.05N,可以支持機器人做更精準的力控,同時擁有更多的感知能力比如接觸覺、滑動感知,并通過面陣力的解算可以得到接觸面表面紋理等更多信息;每個觸覺傳感器上有 20個分布的溫度陣列,可以感知到接觸物體的溫度。圖圖 13:XHAND1 觸覺方案 數據來源:星動紀元官網、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 11/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 宇樹科技宇樹科技 Dex5-1:宇樹科技 Dex5-1 具有 20 個自由度(16 個主動自由度和 4 個被動自由度),其中配置 12 個
33、自研微型力控復合傳動關節(可實現機器人無觸覺本體感知)和 4 個微型力控關節齒輪傳動,能夠提供關節位置、關節速度、關節力矩、關節溫度等多種信息反饋。在高配版本 Dex5-1P 中,還額外配置 12 個陣列傳感器,共有 94 個壓力靈敏觸點,能夠提供壓力和溫度信息。圖圖 14:宇樹科技 Dex5-1P 數據來源:宇樹科技官網、東北證券 智元智元視觸覺視觸覺靈巧手:靈巧手:在智元年度新品發布會上,智元機器人發布了 19 自由度視觸覺靈巧手,該手具有 12 個主動自由度+7 個被動自由度,驅動方案為電機模組,傳動方案為金屬腱繩+蝸輪蝸桿或連桿傳動。該靈巧手集成了高精度的 MEMS 觸覺感知和視觸覺感
34、知技術,能夠實時反饋手指與物體接觸的壓力、形狀、紋理等信息,有望提升機器人在抓取、操作等任務中的精度和效率,更為其在復雜環境中的自主決策和適應性提供了有力支持。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 12/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 Optimus 三代靈巧手三代靈巧手:三代靈巧手即將推出,在驅動&傳動&傳感均有較大變動。參考 Optimus 項目負責人 Milan Kovacv 在 X 平臺上的發文“靈巧手還有一些工作要在年底前完成,特別是在擴展的觸覺傳感集成(比以前的手覆蓋更多的表面),通過肌腱進行非常精細的控制,以及減輕前臂的重量。所有的驅動都轉移到前臂,
35、這增加了它的重量?!?,Optimus 三代靈巧手有三大重要變化:驅動移動至小臂;傳動采用腱繩傳動;觸覺傳感器使用量增加。圖圖 17:特斯拉第三代靈巧手有望采用直流無刷電機驅動特斯拉第三代靈巧手有望采用直流無刷電機驅動 數據來源:X 平臺、東北證券 圖圖 15:智元靈巧手外觀展示圖智元靈巧手外觀展示圖 圖圖 16:智元靈巧手正視圖智元靈巧手正視圖 數據來源:智元機器人官微、東北證券 數據來源:智元靈巧手專利、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 13/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 Shadow Dexterous Hand:該靈巧手包含 20 個電機,由
36、肌腱驅動,允許 24 個自由度的內收和外展運動。Shadow 靈巧手還配備了 129 個內置傳感器,包括分辨率 0.2 關節位置傳感器、位于指尖的壓力觸覺傳感器、觸覺傳感器、溫度傳感器等,能夠有效精確控制。另外,Shadow 靈巧手還可額外選配 BioTac 傳感器,該傳感器是創新性的觸覺傳感器,能夠檢測人類手指可以識別的所有感官 信息,包括力、微振動和溫度。圖圖 18:Shadow Dexterous Hand 數據來源:Shadow Robot、東北證券 2.靈巧手需要什么樣的傳感器靈巧手需要什么樣的傳感器 2.1.力傳感器 力傳感器是一種能將力傳感器是一種能將機械力機械力(如(如重力重力
37、、張力、拉張力、拉力、力、壓壓力力、扭矩、內應力和應變、扭矩、內應力和應變等)等)轉換為電信號的轉換為電信號的電子設備。電子設備。這些電信號量化了力的參數,并被輸入到指令器、控制器或計算器系統之中。常見的力傳感器由三個部分組成:力敏元件(即彈性體,常見的材料有鋁合金,合金鋼和不銹鋼),轉換元件(最為常見的是電阻應變片)電路部分(一般有漆包線,pcb 板等)。根據不同的測量原理和工作方式,力傳感器可以分為:應變式力傳感器、電容式力傳感器、電感式力傳感器、壓電式力傳感器、光學式力傳感器。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 14/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖
38、19:力傳感器的結構圖力傳感器的結構圖 數據來源:IQS Directory、東北證券 應變式力傳感器:應變式力傳感器:主要由彈性體,應變片,電路板組成。主要由彈性體,應變片,電路板組成。應變式力傳感器首先把被測力轉變成彈性元件的應變,此應變作用于應變片上,導致其電阻的變化,電阻變化會在系統中產生輸出電壓,從而測出力的大小。一方面,應變式力傳感器測量范圍廣,測量范圍從幾十克至數千噸;準確度高,計量準確度達 1/10001/10000;既可測靜態,也可測快速交變應力;能在惡劣條件下工作,可在高溫、超低溫、水下、強磁場以及核輻射等惡劣環境下使用;應變片尺寸小、重量輕、使用方便、測量速度快;價格便宜
39、,品種多,工藝較成熟。而另一方面,在大的應變狀態中具有明顯的非線性,半導體應變式傳感器的非線性更為突出;輸出信號微弱,抗干擾能力差,需要采取屏蔽措施。圖圖 20:應變式力傳感器的結構應變式力傳感器的結構 數據來源:電子發燒友、東北證券 電容式力傳感器:以各種類型的電容器作為傳感元件,將被測力的變化轉換為電容電容式力傳感器:以各種類型的電容器作為傳感元件,將被測力的變化轉換為電容量的變化。量的變化。常見的電容器力傳感器由上下電極、絕緣體和襯底構成。被測力會導致 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 15/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 兩個電極之間的距離、面積或介電
40、常數的改變,從而使得電容值發生改變,電容值的改變反映著被測力的信息。一方面,電容式傳感器結構簡單,主要元件僅為電極,故障率控制好;動作需要能量低,由于帶電極板間靜電吸引力很小,因此電容傳感器特別適宜用來解決輸入能量低的測量問題;靈敏度極高,能夠精準探測到極其微小的電容量變化;具備良好的穩定性和可靠性,可以在高溫、高濕、強電磁干擾等惡劣條件下正常工作;響應速度較快,動態性好。而另一方面,受寄生性電容干擾,傳感器引線與周圍環境形成雜散電容,降低測量精度;存在溫度漂移(溫度變化導致極板材料膨脹或介電常數改變)及非線性誤差(傳感器輸出與位移呈非線性關系)等問題。圖圖 21:電容式電容式力傳感器的結構圖
41、力傳感器的結構圖 數據來源:TEAXS INSTRUMENTS、東北證券 磁電式磁電式傳感器傳感器:利用電磁感應原理將輸入運動速度變換成感應電勢輸出,是一種有利用電磁感應原理將輸入運動速度變換成感應電勢輸出,是一種有源傳感器。源傳感器。磁電式傳感器包括磁路系統和線圈,以及殼體、支承、阻尼器、接線裝置等。一方面,該類傳感器不需要輔助電源,就能把被測對象的機械能轉換成易于測量的電信號;輸出功率大,在高靈敏度測量的場合中具有優勢;具有良好的線性特性,便于后續的信號處理和分析。而另一方面,穩定性較差,靈敏度容易收到溫度、磁場、噪聲的影響;測量精度有限,一般誤差在 1%以上。請務必閱讀正文后的聲明及說明
42、請務必閱讀正文后的聲明及說明 16/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 22:磁電式傳感器結構圖磁電式傳感器結構圖 數據來源:SlideServer、東北證券 壓電式傳感器:一種基于壓電效應的傳感器。壓電式傳感器:一種基于壓電效應的傳感器。壓電式力傳感器中心有一個壓電晶體,壓電晶體在機械應力作用下會產生電荷。產生的電荷與所施加的機械應力成正比。電荷放大器可將電荷轉換成易于測量的電信號,并且輸出電壓與機械應力成正比。一方面,壓電式傳感器體積小,結構非常緊湊;測量范圍廣,從幾 N 到幾十萬 N;高動態且耐高溫。而另一方面,壓電材料需要防潮措施,輸出的直流響應差,需要采用高輸入阻抗電路或
43、電荷放大器來克服這一缺陷。圖圖 23:壓電式力傳感器結構圖壓電式力傳感器結構圖 數據來源:HBK、東北證券 光學式力傳感器光學式力傳感器:基于光學原理工作的傳感器,用于測量物體施加在其上的力?;诠鈱W原理工作的傳感器,用于測量物體施加在其上的力。力的變化也會引起光纖光柵(FBG)的光柵柵距(光纖周期)發生規律變化,通過光纖光柵解調儀可以測試出光纖光柵的反射光波長,因此可以通過了解光纖光柵的反射光波長去了解光纖光柵所受的拉力或壓力。光學式力傳感器多為嵌入式結構,將光纖光柵橫向或縱向嵌入在彈性模量小、熱膨脹系數低的圓柱體聚合物內。一方 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
44、/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 面,光學式傳感器耐高溫(最高可達 1000)、體積小、質量輕、抗電磁干擾。但另一方面,光學式傳感器相對價格較高,對于環境光線和污垢比較敏感,當工作環境發生劇烈變化或存在較多雜光時,可能會影響傳感器的準確性。圖圖 24:光纖光柵傳感器傳感原理圖光纖光柵傳感器傳感原理圖 圖圖 25:光學式力傳感器結構圖光學式力傳感器結構圖 數據來源:大成永盛、東北證券 數據來源:光學儀器、東北證券 靈敏度、線性度、穩定性、響應頻率、分辨率和成本是衡量力傳感器的重要指標。靈敏度、線性度、穩定性、響應頻率、分辨率和成本是衡量力傳感器的重要指標。靈敏度靈敏度:電容式、壓電式與
45、光學式表現最佳(高靈敏度),適用于微位移檢測(如精密裝配);應變式與磁電式靈敏度中等,適配常規工業場景。線性度:線性度:磁電式線性度最優(高),壓電式最弱(低),光學式需依賴光柵/光纖設計優化。穩定性:穩定性:壓電式與光學式穩定性最高(抗環境干擾強),而電容式易受溫濕度影響(低穩定性),應變式受膠水老化與溫度漂移制約。響應頻率響應頻率:應變式、壓電式及光學式響應頻率快(10kHz),適合高頻振動監測;電容式與磁電式響應較慢(1kHz),適用于靜態或低速場景。成本:成本:光學式因光柵/激光組件成本高,壓電式次之,其余三類(應變式、電容式、磁電式)成本優勢顯著。表表 1:不同技術類型的不同技術類型
46、的力力傳感器的對比傳感器的對比 應變式應變式 電容式電容式 磁電式磁電式 壓電式壓電式 光學式光學式 靈敏度靈敏度 中 高 中 高 高 線性度線性度 中 中 高 低 依賴光柵或光纖設計 穩定性穩定性 中(受膠水老化和溫度漂移影響)低 中 高 高 響應頻率響應頻率 快 較慢 較慢 快 快 分辨率分辨率 中 高 低 高 高 成本成本 低 低 低 中 高 數據來源:FUTEK 傳感器、瑞思特傳感器、電子發燒友、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 18/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 2.2.位置傳感器 位置傳感器是能夠檢測物體的運動或確定其從既定參考點測量的
47、相對位置的裝置。位置傳感器是能夠檢測物體的運動或確定其從既定參考點測量的相對位置的裝置。位置傳感器通常包括傳感元件(用于感知物體的位置信息,并將其轉化為電信號或數字信號)、信號處理電路(用于對傳感元件輸出的信號進行放大、濾波、線性化等處理操作,以提高信號的質量和穩定性)、接口電路(用于將信號處理電路輸出的信號與控制系統進行連接,以實現實時數據傳輸和處理)、外殼和連接器(用于保護傳感器元件和電路,并提供連接器以方便安裝和連接)等。根據傳感元件感知物體位置信息的不同原理,位置傳感器主要可以分為電位式位置傳感器、磁電感應式位置傳感器、光電式位置傳感器、電容式位置傳感器、霍爾位置傳感器。圖圖 26:位
48、置傳感器的結構圖位置傳感器的結構圖 數據來源:物聯網世界、東北證券 電位式位置傳感器:電位式位置傳感器:通過測量電阻中的電位差來檢測物理量的變化,主要由電阻體(核心組件,通常由碳膜、導電塑料或線繞電阻構成)、滑動觸點(在電阻體上滑動,從而改變電阻值)、固定觸點(用于連接外部電路)、軸(滑動觸點通過軸連接到外部旋鈕或其他操作機制)、外殼(保護內部元件,防止灰塵和濕氣侵入)構成。一方面,電位式位置傳感器結構簡單,成本低廉,組成部件少,出現故障的概率較低;響應速度快,當電刷在電阻元件上移動時,電阻值的變化幾乎是即時的。而另一方面,由于電阻元件與電刷之間的摩擦和分辨率有限,其精度可能不如其他類型的傳感
49、器;電位式傳感器不適合用于測量快速變化的量電刷與電阻元件之間的摩擦可能導致磨損,影響長期穩定性。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 19/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 27:電位式位置傳感器的結構圖電位式位置傳感器的結構圖 數據來源:ElectronicsTutorials、東北證券 感應式位置傳感器:通過在傳感器線圈中感應出的磁場特性的變化來檢測物體的位感應式位置傳感器:通過在傳感器線圈中感應出的磁場特性的變化來檢測物體的位置。置。感應式傳感器主要分為兩種,一種是線性可變差動變壓器(LVDT),另一種是電感式接近位置傳感器。線性可變差動變壓器的內部結構
50、包括一個初級繞組和一對以相同方式纏繞的次級繞組,兩個次級繞組對稱分布在初級繞組的兩側,通過測量兩個次級線圈之間的電壓差,可以確定電樞的相對位置(以及它所連接的物體)。電感式接近位置傳感器主要由四部分組成產生電磁場的振蕩器、產生磁場的線圈、當物體進入場時檢測場的任何變化的檢測電路以及產生輸出信號的輸出電路,具有常閉(NC)或常開(NO)觸點。一方面,感應式位置傳感器分辨率高,機械壽命長(纖芯和線圈結構通常之間沒有接觸,因此沒有部件會相互摩擦或磨損),可以適應嚴苛的環境,具有很強的防潮和防濕性,耐高溫,抗磁干擾和高輻射水平。而另一方面,感應式位置傳感器生產難度大,使用相對不變。請務必閱讀正文后的聲
51、明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 20/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 28:線性可變差動變壓器(線性可變差動變壓器(LVDT)的結構)的結構 圖圖 29:電感式接近位置傳感器的結構電感式接近位置傳感器的結構 數據來源:TE Connectivity、東北證券 數據來源:ElectronicsTutorials、東北證券 光柵位置傳感器光柵位置傳感器:標尺光柵相對于指示光柵移動時,便形成大致按正弦規律分布的明暗相間的柵條紋。這些條紋以光柵的相對運動速度移動,并直接照射到光電元件上,在它們的輸出端得到一串電脈沖,通過放大、整形、計數系統產生數字信號輸出,直接顯示被測的位移量。
52、傳感器由標尺光柵、指示光柵、光路系統和測量系統四部分組成。光柵位置傳感器分辨率較高,檢測精度高;對磁場反應不敏感;檢測范圍大;響應速度快。對環境適應能力弱,但易受圓盤上的振動和污垢影響;只能用于靜態測量,測量速度一般為 1.5m/s 以內。圖圖 30:光柵位置傳感器結構圖光柵位置傳感器結構圖 數據來源:維庫電子市場網、東北證券 電容式位置傳感器:基于兩個電容式位置傳感器:基于兩個電極電極之間的電容值隨外部環境條件而變化。之間的電容值隨外部環境條件而變化。當一個物體靠近電容式傳感器時,它會改變電場的分布,導致電容值的變化。這種變化可以通過測量電容的方式來檢測物體的位置或其他屬性。一方面,電容式位
53、置傳感器為非接觸性傳感器,在一定程度上可以防止污染和磨損,機械壽命長;電容變化與被 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 21/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 測量物理量的關系十分密切,靈敏度高;由于極板間的靜電引力很小,需要的作用能量極小,動態響應好。而另一方面,寄生電容影響較大,會降低傳感器的靈敏度,影響測量精度;邊緣效應所產生的附加電容量將與傳感器電容量直接疊加,導致輸出非線性,。圖圖 31:電容式位置傳感器的結構圖電容式位置傳感器的結構圖 數據來源:電子元器件技術網、東北證券 霍爾位置傳感器:霍爾位置傳感器:在向導體施加垂直磁場時,在載流導體中會產生差分電
54、壓。在向導體施加垂直磁場時,在載流導體中會產生差分電壓。電壓是由施加的磁場引起的洛倫茲力的結果,其導致電流電子集中在導體的一端,并在兩端之間產生電勢差?;魻栁恢脗鞲衅饔苫魻栐?、霍爾開關電路、霍爾線性電路以及各種補償和保護電路和磁路組件組成。一方面,霍爾傳感器具備出色的穩定性與可靠性;在一定磁場強度區間內,輸出信號與磁場強度呈現出線性關系;響應速度極快。而另一方面,霍爾效應傳感器提供的測量精度較低,同時可能出現漂移問題,需要補償。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 22/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 32:霍爾位置傳感器結構霍爾位置傳感器結構 數據來源:
55、知乎、東北證券 不同技術類型的位置傳感器在接觸方式、精度、壽命、環境適應性、成本及適用場不同技術類型的位置傳感器在接觸方式、精度、壽命、環境適應性、成本及適用場景表現不同。景表現不同。電位計式傳感器采用接觸式設計,成本最低,但精度較低,且因機械磨損導致壽命較短,適用于低精度調節場景。磁電感應式傳感器為非接觸式,抗振動和油污能力強,適用于高速運動檢測(如汽車變速箱),但低速時精度較差,價格中等。光電式傳感器同樣是非接觸式,具備極高的精度(可達納米級),但成本較高,且對環境清潔度要求嚴格,主要用于高精度儀器和數控機床。電容式傳感器靈敏度極高,適合微米級位移檢測,但易受濕度影響,價格較貴,常用于 M
56、EMS 和精密加工設備?;魻柺絺鞲衅骷婢叻墙佑|、長壽命和較強的環境適應性(耐油污、振動),價格中高,廣泛應用于汽車電子(如節氣門位置檢測)和無刷電機控制。表表 2:不同技術類型的位置傳感器的對比不同技術類型的位置傳感器的對比 電位計式電位計式 磁電式磁電式 光電式光電式 電容式電容式 霍爾式霍爾式 接觸方式接觸方式 接觸式(易磨損)非接觸 非接觸 非接觸 非接觸 精度精度 低 中 高 高 高 壽命壽命 短(機械磨損)中(線圈疲勞)長(無磨損)長(無磨損)長(無磨損)環境適應性環境適應性 差(怕灰塵、潮濕)強(抗振動、油污)弱(需避光、清潔)中(怕濕度變化)強(耐油污、振動)成本成本 低 中 高
57、 高 高 適用場景適用場景 低精度調節、低成本設備 高速運動檢測、工業振動 高精度儀器、數控機床 微位移檢測、MEMS 設備 汽車電子、電機控制 數據來源:儀表網、中昊自動化、CSDN、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 23/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 2.3.觸覺傳感器 觸覺傳感器是一種能夠模擬人類觸覺并感知物體形態、質地、壓力等信息的傳感器。觸覺傳感器是一種能夠模擬人類觸覺并感知物體形態、質地、壓力等信息的傳感器。通常由敏感元件、信號處理電路和數據接口組成。根據工作原理和測量對象的不同觸覺傳感器可以分為多種類型,主要包括電容式、壓阻式、壓電式
58、、光學式及摩擦電式等。圖圖 33:觸覺傳感器的工作流程圖觸覺傳感器的工作流程圖 數據來源:觸覺傳感器的現在與未來、東北證券 電容式觸覺傳感器:一種將被測力信息轉化為電容量變化的觸覺傳感器。電容式觸覺傳感器:一種將被測力信息轉化為電容量變化的觸覺傳感器。常見的電容器力傳感器由上下電極、絕緣體和襯底構成。電容式觸覺傳感器的工作原理為:電容極板間有效面積變化和電容極板間距離變化,當外力作用時,電容觸覺傳感器極板間相對位置發生變化,從而導致其電容量發生變化,根據電容量的變化來獲取力信息。圖圖 34:觸覺傳感器的結構圖觸覺傳感器的結構圖 數據來源:Tactile sensors:A review、東北證
59、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 24/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 南京大學、斯坦福大學、得克薩斯大學奧斯汀分校合作研發一款電容式觸覺傳感器。南京大學、斯坦福大學、得克薩斯大學奧斯汀分校合作研發一款電容式觸覺傳感器。研究者選用聚氨酯材料為介質層,具有一定的彈性,上下電極由有機硅膠薄膜和導電膜組成,且上下電極都接有屏蔽層,對外界的干擾信號具有一定抗干擾能力。在壓力檢測實驗中,其對 020N(0800kPa)范圍內對壓力檢測相對誤差不超過 10%。圖圖 35:空心球微結構的超靈敏電阻式壓力傳感器空心球微結構的超靈敏電阻式壓力傳感器 數據來源:觸覺傳感器的柔
60、性化方法及其應用研究綜述、東北證券 國立首爾大學國立首爾大學 Joo 等基于等基于 PDMS 嵌入銀納米線制作多尺度結構的彈性電極研發的嵌入銀納米線制作多尺度結構的彈性電極研發的電容式電子皮膚柔性壓力觸覺傳感器,電容式電子皮膚柔性壓力觸覺傳感器,最小可檢測 0.04g 質量,相應壓力為 15 Pa,靈敏度高:在 45500 Pa 的低壓力區為 3.80 kPa-1,0.5 2.5 kPa 的中壓力區為 0.80 kPa-1,2.5 4.5kPa 的高壓力區為 0.35 kPa-1。圖圖 36:嵌入銀納米線制作多尺度結構柔性壓力觸覺傳感器嵌入銀納米線制作多尺度結構柔性壓力觸覺傳感器 數據來源:S
61、ilver nanowire-embedded PDMS with a multiscale structure for a highly sensitive and robust flexible pressure sensor、東北證券 壓阻式觸覺傳感器:一種將利用彈性體材料的電阻率隨壓力大小變化的性質制成的壓阻式觸覺傳感器:一種將利用彈性體材料的電阻率隨壓力大小變化的性質制成的傳感器。傳感器。通常由表面凸起層、壓阻層和電極構成,壓阻式觸覺傳感器主要有兩種機制:一是使用壓敏電阻作為壓阻材料,在受到應力作用時,應力改變載流子數量,載流子數量變化改變電阻率,電阻率隨外界壓力刺激發生變化。傳統壓
62、敏材料為硅和鍺;二是壓阻復合材料的導電性壓阻機制。在預測壓阻性聚合物復合材料的導電 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 25/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 性時,廣為接受的模型是隧道效應。圖圖 37:觸覺傳感器單元結構三維圖觸覺傳感器單元結構三維圖 圖圖 38:導電粒子微觀結構導電粒子微觀結構 數據來源:基于壓敏特性的三維力觸覺傳感器的結構設計與研究、東北證券 數據來源:基于壓敏特性的三維力觸覺傳感器的結構設計與研究、東北證券 美國佐治亞州亞特蘭大佐治亞理工學院美國佐治亞州亞特蘭大佐治亞理工學院與與北京納米能源研究所北京納米能源研究所共同研制了基于壓共同研制了
63、基于壓阻式傳感器原理的電阻斷層掃描(阻式傳感器原理的電阻斷層掃描(ERT),),該傳感器面積為 5454 cm。該結構的頂層采用高導電片作為電極。第二層為導電泡棉,底層包括高電阻織物,其表面分布著 28 個電極。這些電極使用導電線錯綜復雜地縫在高電阻織物上,用于測量導電泡沫上的總電壓。圖圖 39:ERT 觸覺傳感器的分層結構觸覺傳感器的分層結構 數據來源:High-resolution electroluminescent imaging of pressure distribution using a piezoelectric nanowire LED array、東北證券 壓電式觸覺傳感
64、器:一種基于不同敏感材料的壓電效應而制成的的觸覺傳感器。壓電式觸覺傳感器:一種基于不同敏感材料的壓電效應而制成的的觸覺傳感器。壓電式觸覺傳感器通常由觸頭、上下電極、壓電材料和基底組成。其工作原理為:在受到外力作用時,其壓電材料內部電荷會發生定向運動,向受力面的方向移動,力的大小會決定移動電荷量的多少。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 26/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 40:壓電式觸覺傳感器的結構圖壓電式觸覺傳感器的結構圖 數據來源:基于壓敏特性的三維力觸覺傳感器的結構設計與研究、東北證券 M.Alea 等人在 IEEE 上發表的論文中,介紹了其團隊發
65、明的使用 0.18 CMOS 技術制造的基于 1216 聚偏二氟乙烯(PDF)的壓電傳感器陣列可以實現 200m 的空間分辨率,與人類指紋相當。圖圖 41:基于壓電式列陣觸覺傳感器實現的電子皮膚基于壓電式列陣觸覺傳感器實現的電子皮膚 數據來源:A Fingertip-Mimicking 1216 200m-Resolution e-skin Taxel Readout Chip with per-Taxel Spiking Readout and Embedded Receptive Field Processing、東北證券 浙江大學研究人員利用一種新型柔性壓電觸覺傳感器陣列測量動態三維力浙
66、江大學研究人員利用一種新型柔性壓電觸覺傳感器陣列測量動態三維力。三維力作用與頂部凸起導致四個壓電薄膜電荷變化,從而確定壓力和剪切力分量,其靈敏度在 x 軸上為 00.5N,y 軸為 00.5N,z 軸為 01.5N,均表現出良好的敏感性。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 27/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 42:壓電式觸覺傳感器的結構圖壓電式觸覺傳感器的結構圖 數據來源:Yu P,Liu W,Gu C,et al.Flexible Piezoelectric Tactile Sensor Array for Dynamic Three-Axis For
67、ce Measurement、東北證券 光學式觸覺傳感器:一種通過檢測光的參數(相位、傳播路徑、反射、波長、偏振、光學式觸覺傳感器:一種通過檢測光的參數(相位、傳播路徑、反射、波長、偏振、顏色或者強度)而獲取待測物理量的傳感器。顏色或者強度)而獲取待測物理量的傳感器。光學式觸覺傳感器通常由光源和光電探測器構成。光學式觸覺傳感器主要有兩種機制:第一種是利用光學的反射特性,第二種是利用光電探測器(CCD 或 CMOS)檢測被施加力的光學器件的光強度或顏色變化。圖圖 43:光學式觸覺傳感器的結構圖及其應用光學式觸覺傳感器的結構圖及其應用 數據來源:Yu P,Liu W,Gu C,et al.Flex
68、ible Piezoelectric Tactile Sensor Array for Dynamic Three-Axis Force Measurement、東北證券 英國倫敦國王學院英國倫敦國王學院 Hui 等人提出了一種基于像素的光纖式觸覺傳感器陣列等人提出了一種基于像素的光纖式觸覺傳感器陣列,即采用 2D 視覺系統來獲取感官信息。他們設計了一個基于光強調制的 3x3 的觸覺陣列傳 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 28/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 感器,單元傳感元件的主要結構包括:接觸面、反射鏡、入射光纖和反射光纖以及柔性材料。圖圖 44:光纖式
69、觸覺傳感器陣列 數據來源:Tactile Force Sensor Using Fiber Optics and Vision Sensor、東北證券 中國海洋大學顧嘉陽中國海洋大學顧嘉陽等人制作了等人制作了 Gelsight 光學觸覺傳感器,光學觸覺傳感器,該傳感器主要由透明彈性體、內部光源和微攝像頭組成,傳感器利用覆蓋有反射膜的透明彈性墊觀察觸覺反饋。當 LED 從不同方向照射薄膜時,通過背后放置的攝像頭,可以觀察到薄膜的形變圖像。這種光學觸覺傳感器被應用于腫塊的檢測研究。圖圖 45:Gelsight 光學光學觸覺傳感器觸覺傳感器 數據來源:基于光學觸覺傳感器的腫塊檢測研究、東北證券 摩擦
70、電式觸覺傳感器:是一種基于摩擦電效應的傳感器。摩擦電式觸覺傳感器:是一種基于摩擦電效應的傳感器。光學式觸覺傳感器通常由介電層、電極和導電復合材料構成。當兩種具有不同電負性的材料相互接觸時,兩種材料表面的電荷發生轉移,造成表面兩側形成相反的電荷。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 29/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 46:摩擦電式觸覺傳感器的結構 數據來源:Hierarchically patterned self-powered sensors formultifunctional tactile sensing、東北證券 廣西大學聶雙喜教授團隊開發出一
71、種極端環境自適應的多模態摩擦電式傳感器廣西大學聶雙喜教授團隊開發出一種極端環境自適應的多模態摩擦電式傳感器,它能夠對超出人類觸覺感知范圍的壓力和溫度進行檢測。該傳感器基于摩擦納米發電機(TENG)技術,利用高溫下穩定的纖維素摩擦電材料,設計出能夠獨立輸出雙重信號的非對稱結構,從而實現高溫環境中的多重刺激響應。圖圖 47:仿生摩擦電式觸覺傳感器示意圖仿生摩擦電式觸覺傳感器示意圖 數據來源:Hierarchically patterned self-powered sensors formultifunctional tactile sensing、東北證券 Chengkuo Lee 及其團隊提出
72、了一種基于摩擦電效應的傳感手套及其團隊提出了一種基于摩擦電效應的傳感手套,該手套能夠將人 手的微妙的動作轉換成電壓信號,在該傳感手套的基礎上利用深度學習模塊組成了人工 智能手語識別和交流系統,該系統在人機交互界面上得到了有效的應用。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 30/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 48:摩擦電效應的傳感手套摩擦電效應的傳感手套 數 據 來 源:AI enabled sign language recognition and VR space bidirectional communication using triboelectri
73、c smart glove、東北證券 觸覺傳感器的核心性能指標是靈敏度、線性度、響應時間與遲滯、空間分辨率與串靈敏度、線性度、響應時間與遲滯、空間分辨率與串擾擾。靈敏度:靈敏度:是觸覺傳感器的關鍵參數之一,與檢測極限和施加壓力之間的微小差異有關。提高靈敏度的策略包括微結構工程和傳感材料接觸的顯著變化。線性度線性度:線性度表示信號相對于施加的刺激的比例,高線性度有利于信號處理和校準。響應響應時間與遲滯:時間與遲滯:響應時間決定了傳感器響應外部刺激獲得穩定輸出信號的時間,而遲滯則決定了施加和釋放壓力時輸出信號的一致性。這兩者在實時動態應用中至關重要。分辨率與穩定性:分辨率與穩定性:觸覺傳感器陣列的
74、分辨率決定了是否能夠識別或操縱復雜觸覺信息。挑戰之一是減少來自相鄰單元的信號干擾,即串擾。不同類型的傳感器在性能上各有特點:不同類型的傳感器在性能上各有特點:電容式、壓電式、光學式和摩擦電式傳感器具有較高的靈敏度,而壓阻式則較低。在線性度方面,電容式、壓電式和摩擦電式表現較好,而光學式稍遜。所有傳感器的響應時間都較快,而遲滯表現方面,壓阻式稍大,其他類型則較小或快速。分辨率方面,電容式、光學式和摩擦電式較高,而壓阻式和壓電式較低。穩定性上,光學式和摩擦電式優于其他類型。表表 3:不同技術類型的觸覺傳感器的對比不同技術類型的觸覺傳感器的對比 電容式電容式 壓阻式壓阻式 壓電式壓電式 光學式光學式
75、 摩擦電式摩擦電式 靈敏度靈敏度 高 低 高 高 高 線性度線性度 高 中 高 低 好 響應時間響應時間 快 快 快 快 快 遲滯遲滯 小 大 小 小 大 分辨率分辨率 高 低 低 高 高 穩定性穩定性 低 低 低 高 高 數據來源:電子技術設計,用于人機交互的光學式觸覺傳感器、傳感器專家網、電子發燒友、東北證券 3.靈巧手傳感器市場分析靈巧手傳感器市場分析 3.1.力傳感器 2020 年全球力年全球力/力矩傳感器市場規模合計達到力矩傳感器市場規模合計達到 88.9 億美元。億美元。根據 Mordor Intelligence數據,2020 年力傳感器市場價值為 21.6 億美元,預計到 20
76、26 年將達到 28.4 億美元,在 2021-2026 年預測期間的復合年增長率為 4.68%;2020 年全球力矩傳感器市 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 31/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 場價值為 67.3 億美元,預計到 2026 年將達到 116.3 億美元,在 2021-2026 年預測期間的復合年增長率為 9.68%。圖圖 49:全球力傳感器市場規模(億美元):全球力傳感器市場規模(億美元)圖圖 50:全球力矩傳感器市場規模(億美元):全球力矩傳感器市場規模(億美元)數據來源:Mordor Intelligence,東北證券 數據來源:Mo
77、rdor Intelligence,東北證券 六維力傳感器當前市場規模較小,六維力傳感器當前市場規模較小,2026 年后或出現爆發式增長。年后或出現爆發式增長。根據 MIR 睿工業數據,2023 年我國六維力傳感器的出貨量及市場規模分別為 9450 臺和 2.35 億元,根據 MIR 預測,六維力傳感器的發展將分為兩個階段。2020-2026 年:年:這一階段六維力傳感器應用場景少,價格昂貴。柔性化生產的需求是推動六維力傳感器出貨量提升的主要原因,出貨量和市場規模增速呈穩定增長狀態,期間復合增長率小于 20%。2023 年人形機器人概念的火熱催動更多廠商布局六維力傳感器,行業競爭逐漸激烈,廠商
78、不斷開發新的應用場景;2027-2030 年:年:隨著人形機器人規?;慨a落地,六維力傳感器的出貨量和市場規模將快速增加,期間復合增長率超過 100%。原材料成本的下降以及生產工藝的進步有望帶動傳感器價格的快速降低。圖圖 51:2020-2030E 我國六維力傳感器出貨量及預測我國六維力傳感器出貨量及預測 數據來源:MIR,東北證券 05101520253020202026E02040608010012014020202026E6890735080509450 11274 13686 17313338129670432395711954020%50%100%150%200%250%300%02
79、000004000006000008000001000000120000014000002020202120222023 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E出貨量(臺)YoY 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 32/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 52:2020-2030E 我國六維力傳感器市場銷售規模及預測我國六維力傳感器市場銷售規模及預測 數據來源:MIR,東北證券 六維力傳感器市場集中度較高。六維力傳感器市場集中度較高。根據 MIR 數據,2023 年我國六維力傳感器市場集中度較高,TOP10 用戶占
80、據接近 70%的份額,國內廠商宇立儀器、藍點觸控分居第二第四位,兩家公司在國內廠商中的合計市占率超過 50%。行業整體目前仍以外資品牌為主,市占率前十其中有 7 家屬于外資品牌,外資品牌在產品和應用上占有較大先發優勢。隨著人形機器人技術不斷成熟,逐步實現批量化生產,頭部廠商有望占據優勢,憑借領先的產品性能率先獲得應用機會。圖圖 53:2023 年我國六維力傳感器整體市場份額年我國六維力傳感器整體市場份額 圖圖 54:2023 年我國六維力傳感器國內廠商份額年我國六維力傳感器國內廠商份額 數據來源:MIR,東北證券 數據來源:MIR,東北證券 隨著六維傳感器的應用深化,國產品牌的市場份額有望持續
81、提升。根據 MIR 數據,2023 年我國六維力傳感器市場內資出貨量占比為 32.1%,長遠來看內資市場份額有望持續提升,2030 年達到 81.7%。從產品性能看,以宇立儀器、藍點觸控為代表的國產廠商不斷進行技術深耕,實現產品的選代更新,部分核心技術已趕超外資品牌;從性價比看,內資品牌能夠憑借供應鏈優勢進一步降低成本,保持性能的同時能提供價格更低的產品;從服務能力看,國產品牌普遍針對客戶的反饋服務效率更高,目前大多數外資品牌在中國只有辦事處或只依靠代理商,服務能力相對較差。國產廠商目前逐漸在縮小與外資品牌的差距,未來國產品牌的性價比將穩定優于外資品牌,國產品牌也將不斷探素應用場景,向外資品牌
82、的應用場景滲透,助力市場份額持續提升。1.811.902.052.352.713.243.946.9016.2645.28143.310%50%100%150%200%250%0204060801001201401602020202120222023 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E市場銷售規模(億元)YoY22.4%12.2%6.4%4.8%4.7%4.1%4.0%3.8%3.6%3.5%30.5%ATI宇立儀器Epson藍點觸控坤維科技RobotiqAMTIRobotousFanuconrobot其他38.1%14.9%14.6%9.0%6
83、.8%3.6%2.9%2.0%1.6%6.5%宇立儀器藍點觸控坤維科技海伯森鑫精誠神源生智能埃力智能瑞爾特魯班研究院其他 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 33/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 55:2020-2030E 六維力傳感器內外資品牌出貨量占比變化六維力傳感器內外資品牌出貨量占比變化 數據來源:MIR,東北證券 表表 4:主要六維力傳感器廠家:主要六維力傳感器廠家 企業企業 總部總部 準度(準度(%FS)公司簡介公司簡介 坤 維科技 中國 0.50%坤維科技成立于 2018 年,是一家致力于提供高精度力覺傳感器(六軸力傳感器)及力控解決方案的企
84、業。公司主營智能力覺傳感器的研發、制造、銷售、及技術推廣,開發面向機器人及其他智能裝備行業的力覺傳感器產品,為機器人及其它智能裝備、工業過程監控、產品質量檢測、科研測試測量等領域提供力覺測量解決方案及相關產品。鑫 精誠 傳感器 中國 1%-3%深圳市鑫精誠科技有限公司成立于 209 年,公司專注于微型壓力、稱重、多軸力、扭力等多樣化的智能傳感器及控制儀表的工業級產品研發和創新。為 30 自動化設備、精密醫療、農業、新能源鋰電、機器人、半導體、航空鐵路、高校等領域提供力控系統解決方案與技術合作。宇 立儀器 中國 1%-5%宇立儀器有限公司(SRI)是一家集生產、研發于一體的技術密集型企業,是原美
85、國 FTSS(現Humnanetics ATD)總工黃約博士于 2007 年創立,公司在多軸力傳感器設計領域積累了近20 年經驗,在汽車行業和工業機器人領域具有較強的競爭優勢。藍 點觸控 中國 1%-2%藍點觸控(北京)科技有限成立于 2019 年,是一家專業從事高精度、高性能力傳感器以及力控產品研發和生產的高新技術企業。公司在多維力傳感器、關節扭矩傳感器、機器人力控技術等方面擁有深厚的經驗積累和技術優勢,現已形成了 wrist 六維力傳感器、Joint 關節扭矩傳感器、力控應用軟件包等多個產品系列。海 伯森 中國 1%-2%海伯森技術(深圳)有限公司成立于 2015 年,公司始終專注工業傳感
86、技術的創新,并在光學精密測量、工業 2D/3D 檢測、機器人智能應用等領域形成了成熟的產品矩陣,主營產品包括 3D 閃測傳感器、3D 線光譜共焦傳感器、點光譜共焦位移傳感器、超高速工業相機和六維力傳感器等。ATI 美國 0.5%-2%ATI 工業自動化公司是世界領先的多維力傳感器制造商,自 1989 年以來,AT 工業自動化公司一直致力于開發最先進的產品和解決方案,在世界各地得到了成千上萬的成功應用。公司主營業務包括機器人快速轉換裝置及力傳感器。SCHUNK 德國 2%德國雄克公司(SCHUNK)創建于 1945 年,主營產品包括精密夾具和自動化抓取系統、傳感器等。公司的產品主要應用于機械和自
87、動化領域。Robotiq 加 拿大 3%Robotiq 公司成立于 2008 年,總部位于加拿大魁北克,主營產品包括機器人末端夾具、力矩傳感器、機器人相機套件等。OnRobot 丹麥 3%0nRobot 是一家全球性公司,由丹麥 0nRobot、匈牙利 0ptoForce 和美國 perception pobtics合并而成。主營產品包括機器人未端夾具、力矩傳感器、機器人相機套件等。Sintokogio 日本 1%-3%sintokogi0 成立于 1934 年,是一家總部位于日本的公司,主營業務分為五個部門。鑄造部門生產和銷售綠砂成型機、綠砂處理系統、化學粘合砂系統等。表面處理部門生產噴丸機
88、、噴氣機和噴為機,環境設備部門生產集塵器、廢氣凈化器、廢水外理系統等。物料搬運設備部門提供剪刀式升降機、輸送機等。特種設備部門為外圍行業生產設備,包括機電一體化。模具和成型。該公司業務遍及全球,亞洲、北美和歐洲是其前三大市場。WACOH-TECH 日本 1%-3%WACOH-TECH 成立于 2007 年,總部位于日本,主營業務包括力傳感器和 MEMS 傳感器(加速度、陀螺儀)產品的開發、生產、銷售。數據來源:高工機器人,東北證券 80.9%72.9%70.2%67.9%65.3%60.9%55.7%45.3%35.5%23.3%18.3%19.1%27.1%29.8%32.1%34.7%39
89、.1%44.3%54.7%64.5%76.7%81.7%0%20%40%60%80%100%20202021202220232024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E外資占比內資占比 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 34/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 3.2.觸覺傳感器 全球柔性傳感器行業量價呈快速增長趨勢,全球柔性傳感器行業量價呈快速增長趨勢,2022 年市場規模達到年市場規模達到 19.31 億美元億美元。根據智研咨詢數據,全球柔性傳感器行業市場規模呈現逐年上漲態勢,2022 年全球柔性傳感器市場規模為 19.3
90、1 億美元,2017 年以來市場規模均保持著兩位數的同比增長率。2022 年柔性傳感器需求量為 2.43 億個,均價為 7.95 美元/個。隨著科技的不斷進步,柔性傳感器在消費電子、醫療保健、汽車、工業自動化等領域的廣泛應用將推動市場規模的增長,在智能手機、可穿戴設備、智能家居等消費電子產品中的應用也將持續增長。根據 QYResearch 數據,目前消費電子是柔性觸覺傳感器最主要的下游,占比大約 24.0%,其次為醫療、汽車和機器人,前四大領域合計占比超過 80%。圖圖 56:2017-2022 年全球柔年全球柔性傳感器行業市場規模性傳感器行業市場規模 圖圖 57:2017-2022 年全球柔
91、性傳感器需求量和均價年全球柔性傳感器需求量和均價 數據來源:智研咨詢,東北證券 數據來源:智研咨詢,東北證券 2023 年我國柔性傳感器市場規模達到年我國柔性傳感器市場規模達到 24.71 億元。億元。我國柔性傳感器市場規模在過去幾年中呈現快速增長的趨勢,隨著國內制造業的升級和智能化需求的增加,柔性傳感器在各個領域的應用將不斷增加。根據智研瞻產業研究院,中國柔性傳感器行業市場規模增長速度較快,2023 年我國柔性傳感器市場規模達到 24.71 億元,市場主要分布在華北、中南、華東地區,占比分別為 19.84%、34.66%、27.79%。0%5%10%15%20%25%051015202520
92、1720182019202020212022全球柔性傳感器市場規模(億美元)YoY66.577.588.500.511.522.53201720182019202020212022全球柔性傳感器需求量(億個)全球柔性傳感器均價(美元/個,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 35/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 圖圖 58:2017-2023 年中國柔性傳感器市場規模年中國柔性傳感器市場規模 數據來源:智研瞻產業研究院,東北證券 柔性傳感器應用領域不斷擴展,國產化率有待提高。柔性傳感器應用領域不斷擴展,國產化率有待提高。中國為全球最大的電子消費品市場之一,柔
93、性傳感器在智能手機、可穿戴設備、智能家居等消費電子產品中的應用持續增長。除了傳統的消費電子領域,工業自動化、機器人技術的快速發展有望推動柔性傳感器在工業應用中的應用增長。根據智研咨詢數據,2022 年中國柔性傳感器需求量為 4923.1 萬個,產量為 1634 萬個,供需存在一定錯配,因此仍需大量依靠進口。柔性傳感器國產化近年逐步提高,但仍處于較低水平,2022 年中國柔性傳感器國產化率為 32.50%。根據 QYResearch,全球范圍內柔性觸覺傳感器生產商主要包括 Novasentis、Tekscan,Inc.、Japan Display Inc.(JDI)、Baumer Group、F
94、raba Group、Syntouch、Canatu、Sensel、FORCIOT、鈦深科技(深圳)有限公司等。2022年,全球前五大廠商占有大約 57.1%的市場份額。圖圖 59:2017-2022 年中國柔性傳感器產量及需求量年中國柔性傳感器產量及需求量 圖圖 60:2017-2022 年中國柔性傳感器國產化率年中國柔性傳感器國產化率 數據來源:智研咨詢,東北證券 數據來源:智研咨詢,東北證券 0%5%10%15%20%25%30%35%40%051015202530201820192020202120222023市場規模(億元)YoY010002000300040005000600020
95、1720182019202020212022產量(萬個)需求量(萬個)0%5%10%15%20%25%30%35%201720182019202020212022 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 36/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 表表 5:國內主要柔性傳感器企業:國內主要柔性傳感器企業 公司名稱公司名稱 簡介簡介 帕 西 尼 感帕 西 尼 感知知 是一家擁有前沿觸覺核心及自動化技術的公司,公司創始成員來自于日本早稻田大學機器人實驗室,實驗室擁有最前沿技術并發布了世界上第一款人形機器人。延續優秀的研發資質,公司擁有行業一流的機器人產品及方案,包含多維度觸覺
96、傳感器 PX-6AX、消費級觸覺傳感器 PX-3A、觸覺靈巧手 DexH5 以及人形機器人 Tora,為智能制造、康養醫療、工業生產、消費電子等領域客戶提供行業領先機器人產品和解決方案。能斯達能斯達 蘇州能斯達電子科技有限公司成立于 2013 年,是創業板上市公司漢威科技的成員企業。公司目前已建立了穩定的納米敏感材料體系,掌握了柔性壓阻、柔性壓電、柔性溫濕度、柔性電容四大核心技術,確立了柔性壓力傳感器、柔性壓電傳感器、柔性織物、柔性應變傳感器、柔性溫濕度傳感器、柔性熱敏傳感器、柔性電容傳感器七大產品系列,擁有百余項核心專利,擁有一條年產 1000 萬支柔性傳感器的超凈印刷線和組裝線。公司致力于
97、成為柔性感知產業的領航者,專注于柔性智能感知解決方案,全力打造“柔性+”生態系統。力感科技力感科技 力感科技成立于 2016 年,是一家中國科學院孵化的創新型企業。公司依靠傳感器、軟件、算法等專業知識,為消費電子和健康領域提供力感應技術的解決方案,開發出智能床墊傳感器、硬件開發模塊等產品,服務于智慧養老、保健康復等領域。公司產品包括薄膜壓力傳感器、陣列傳感器等。鈦深科技鈦深科技 公司成立于 2018 年,總部位于深圳,同時在北京、成都和常州設有研發團隊和市場團隊。公司首席科學家潘挺睿教授團隊于 2010 年在國際上首先提出了不同于現有電阻式、電容式和壓電式傳感之外的,第四代傳感機理-界面離電子
98、觸覺傳感技術,離電子傳感器采用全新的壓力感應原理,通過可形變的離子材料層和柔性導電材料表面的接觸面積改變來感知外部壓力。埔慧科技埔慧科技 廣州埔慧科技有限公司圍繞新型微結構柔性觸覺傳感器技術,基于中科院長春應用化學研究所在功能彈性體材料、導電高分子柔性電子器件等領域扎實的研究基礎,在廣東粵港澳大灣區黃埔材料研究院成果轉化的支持下,突破新型柔性傳感器材料、設計、制造、封裝、測試和應用等技術瓶頸,實現新型微結構傳感器的批量化生產和產業化應用?;勐効萍蓟勐効萍?慧聞科技是一家從事智能傳感器研發、生產和銷售,同時提供人工嗅覺與壓感解決方案的國家級高新技術企業。公司于 2014 年由具有多年傳感器研發和
99、應用經驗的科學家團隊在蘇州成立,目前已研發出針對多種有毒有害氣體的傳感器芯片、各類壓力傳感器及相應的檢測模塊,產品被廣泛應用于工業安全,智能家居家電,環境監測,品質監測,健康醫療等領域。公司也在不斷地開發在人工觸覺領域的應用,慧聞科技陸續推出了柔性壓阻式薄膜傳感器以及柔性壓電式薄膜傳感器,讓企業的產品線更加豐富完善。數據來源:與非網,東北證券 4.相關標的相關標的 4.1.漢威科技 漢威科技集團是國內首家從事柔彈性傳感器研發生產的企業漢威科技集團是國內首家從事柔彈性傳感器研發生產的企業,通過控股子公司蘇州,通過控股子公司蘇州能斯達開展柔性微納傳感器業務能斯達開展柔性微納傳感器業務。公司積極布局
100、柔性觸覺傳感器的研發與創新,拓展柔性微納傳感器的應用場景,優化“柔性感知技術+采集系統+人機交互”的解決方案,經過十余年的 技術積累,公司已具備自主知識產權的多品種、多量程的柔性微納傳感器(壓力、壓電、應變、織物)及陣列的核心設計能力、敏感材料及導電墨水合成制備能力、大面積印刷電子批量制造能力等核心能力,且已形成四大核心技術、七大產品系列,柔性微納傳感技術水平及產業化程度國內領先。在柔性傳感器方面,漢威科技已掌握柔性壓阻、柔性壓電、柔性電容、柔性汗液四大核心技術,獲得百余項核心專利,擁有數條年產千萬支柔性傳感器的生產線。在柔性壓力傳感器方面,漢威科技具有產品型號包括但不限于:MD30-60、S
101、F45-65、ZD10-100、SI4-G、ZNS-01、ZNX-01、MF6060 系列陣列式、MF8080 系列陣列式。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 37/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 漢威科技的柔彈性傳感器具有以下參數特點:超薄超彈,使用可靠:超薄超彈,使用可靠:厚度小于0.3mm,拉伸形變可達 100%,穿戴舒適,無異物感;反復彎曲超百萬次,機洗上百次,依然可以正常工作。線性度佳,響應靈敏:線性度佳,響應靈敏:線性度達 99.98%,拉伸應變與電容變化呈現出極佳的線性關系;每平方厘米集成 100 個傳感點,最小可分辨 0.05%應變,15ms及時
102、響應,微弱生理信號也可精準快速測量。表表 6:漢威科技的柔彈性傳感器參數漢威科技的柔彈性傳感器參數 漢威科技柔彈性傳感器 厚度厚度 ?。ㄐ∮?0.3mm)拉 伸拉 伸形變形變 強(可達 100%)線 性線 性度度 強(可達 99.98%)分 辨分 辨率率 分辨率高(0.05%應變)響 應響 應速度速度 快(15ms)數據來源:漢威科技、東北證券 4.2.福萊新材 福萊新材基于柔性傳感器的主流方向,已經部署了相關技術路線的專利池,目前選福萊新材基于柔性傳感器的主流方向,已經部署了相關技術路線的專利池,目前選擇的主要技術路線是電阻式。擇的主要技術路線是電阻式。公司有聚焦柔性傳感器的核心人才團隊十余
103、人,以及相關研發人員,主要圍繞柔性傳感器設計、工藝、硬件、軟件開發進行研究開發,隨著中試產線的搭建,人才團隊在不斷擴充中。對于柔性傳感器項目進度,公司柔性傳感器主要是與部分靈巧手公司在合作開發,隨著中試產線搭建,為和機器人主機廠的對接提供了硬件上的支持。中試線的搭建一般需要 3 個月左右,其具有可復制性,可以滿足可能的市場需求,同時中試產線在其他應用領域的研究、開發、驗圖圖 61:漢威科技公司柔性壓力傳感器圖譜漢威科技公司柔性壓力傳感器圖譜 數據來源:漢威科技官網,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 38/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 證同步進行。福
104、萊新材稱,公司正在進行中試線的搭建,完成以后,有望獲得小批量訂單,工業檢測應用場景推進較為順利,在其他應用方面也在穩步推進。4.3.日盈電子 公司主營業務為汽車零部件、短交通公司主營業務為汽車零部件、短交通零部件、智能家居傳感器、散件敏感元器件零部件、智能家居傳感器、散件敏感元器件和摩托車零部件和摩托車零部件。汽車零部件板塊一直為公司營收占比最高的板塊,并且營收隨年份穩步增加,從 2019 年的 2.73 億增長到 2024 年的 5.09 億;2019-2021 敏感元器件和摩托車零部件在公司營收中占比較小且增長較慢;短交通零部件和智能家居零部件板塊從整體上看穩步增加,其中短交通板塊從 20
105、22 年的 1.93 億元增長到2024 年的 2.75 億元,智能家居傳感器板塊從 2022 年的 1.06 億元增長到 2024 年的1.37 億元。圖圖 62:福萊新材柔性皮膚產品及其應用領域福萊新材柔性皮膚產品及其應用領域 數據來源:福萊新材官網,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 39/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 公司公司積極投入以柔性觸覺傳感電子皮膚為代表的新產品開發。積極投入以柔性觸覺傳感電子皮膚為代表的新產品開發。公司將采取“前瞻研發+客戶需求導向”的產品布局模式,根據行業動態和客戶需求,加快布局人形機器人領域的相關新產品。一方面,
106、公司在智能座艙域和智能家居行業的傳感器產品具有布局:在智能座艙域方面,2024 年公司集中優質資源、聚焦優勢產品,圍繞智能座艙域中“感知-傳輸-控制-執行”相關產品鏈,大力拓展傳感器、高速傳輸線束、控制器等產品的銷售和研發力度。其中 PM2.5 傳感器、雨量傳感器、光線傳感器、水溫傳感器、座椅位置傳感器等受到國內外車企的項目定點;在智能家居方面,2024年營業收入達 1.37 億元,同比增長 37.5%。另一方面,公司進行國際化布局,潛在市場規模廣闊。圖圖 63:2019-2024 公司業務結構情況公司業務結構情況(億元)(億元)數據來源:Wind,東北證券 圖圖 64:日盈電子主要產品類型日
107、盈電子主要產品類型 數據來源:日盈電子,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 40/41 機械設備機械設備/行業深度行業深度 研究團隊簡介:研究團隊簡介:Table_Introduction 劉俊奇:上海交通大學動力工程碩士,曾任信達證券機械研究員,財通證券機械分析師,現任東北證券機械組組長。周興武:南京大學國際經濟與貿易本科,復旦大學金融碩士,2024 年加入東北證券,現任機械組研究助理。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
108、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: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
109、,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 41/41 機械設備機械設備/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
110、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
111、、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