人形機器人行業研究報告：傳感器機器人感知核心未來的星辰大海-250103（25頁）.pdf

1、 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 2025 年年 01 月月 03 日日 強于大市強于大市(維持維持)證券研究報告證券研究報告行業研究行業研究機械設備機械設備 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 傳感器：機器人感知核心，傳感器：機器人感知核心，未來的星辰大海未來的星辰大海 投資要點投資要點 西南證券研究發展中心西南證券研究發展中心 分析師：邰桂龍 執業證號：S1250521050002 電話：021-58351893 郵箱： 分析師：周鑫雨 執業證號：S1250523070008 電話：021-58351893 郵箱： 聯系人：葉明輝 電話：13909990246 郵箱： 行業相對指

2、數表現行業相對指數表現 數據來源：聚源數據 基礎數據基礎數據 Table_BaseData 股票家數 439 行業總市值（億元）32,008.70 流通市值（億元）31,073.83 行業市盈率TTM 28.9 滬深 300市盈率TTM 12.4 相關相關研究研究 1.機器人行業周報（1223-1229）：宇樹科技展示輪足機器狗，運控性能優越 (2024-12-29)2.機器人行業周報（1216-1222）：智元機器人實現量產近千臺，新劍百萬臺絲杠項目落地臨安 (2024-12-22)3.機器人行業周報（1209-1215）：Optimus 展示崎嶇地形穩健行走，自主行走能力再升級 (2024

3、-12-15)機器人外界環境感知與智能化提升依賴高性能傳感器。機器人外界環境感知與智能化提升依賴高性能傳感器。人形機器人大致包括感知系統、傳動系統、電源系統、大腦、結構件幾個方面，其中傳動系統成本占比 30-40%，以傳感器為主的感知系統成本占比約 20%左右，大腦、電源系統、結構件等占比 30%-40%。機器人使用的傳感器大致包括視覺傳感器、力/力矩傳感器、觸覺傳感器、慣性傳感器（IMU）、流量傳感器等，傳感器是機器人實現外界環境感知和交互的關鍵。力控：機器人柔性力控不可或缺，力傳感器為核心零部件力控：機器人柔性力控不可或缺，力傳感器為核心零部件。力傳感器可以分為一至六維力傳感器，多維力傳感

4、器在機器人領域應用廣泛，包括力控打磨、精密裝配、示教拖動、醫療康復等。預計機器人力控的最佳方案為，每個關節使用 1個力傳感器，其中旋轉關節使用扭矩傳感器，線性關節使用單向力傳感器，機器人的手腕、腳踝各 2個六維力傳感器。傳感器的技術壁壘主要體現在傳感器結構設計、標定系統精度、以及解耦和補償算法。目前價格較高是制約六維力傳感器應用的重要因素，國產六維力矩傳感器價格在 2-3 萬元左右，進口價格在 7-8 萬元左右。測算 100 萬人形機器人對應的扭矩傳感器/單向力傳感器/六維力傳感器市場空間分別為 30/28/80億元。國產頭部六維力傳感器廠商包括坤維科技、宇立儀器、藍點觸控等，整體與外資主流傳

5、感器在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差仍存在差距，隨著技術進步，國內外人形機器人量產帶來的降本訴求有望給國產廠商帶來發展機遇。電子皮膚：具備物理柔性與仿生特性，實現觸覺感知。電子皮膚：具備物理柔性與仿生特性，實現觸覺感知。電子皮膚即柔性仿生觸覺傳感器，是一種能夠實現仿人類觸覺感知功能的柔性電子器件，具備物理柔性和仿生特性。觸覺傳感器按原理分為壓阻式、電容式、壓電式、光學式等，制備電子皮膚的核心包括材料選擇、結構設計、制造工藝。人形機器人手部一般應用觸覺傳感器，未來機器人要和人實現接觸和互動，除了手部，在肩膀、手肘、前后背部也可能覆蓋電子皮膚，測算 100萬人形機器人對應的電子皮膚市場空間

6、約為 100 億元。國外做柔性觸覺傳感器的領先企業包括 Tekscan、Pressure Profile Systems 等，占據市場主要份額，國內包括帕西尼感知科技、力感科技、他山科技、墨現科技、能斯達等，均處于早期，未來將受益于人形機器人的規模量產。相關標的相關標的：建議關注布局機器人傳感器領域的公司：壓力傳感器龍頭安培龍（301413）、結構力學測試研究龍頭東華測試（300354）、稀缺電子皮膚標的漢威科技（300007）、應變式稱重傳感器龍頭柯力傳感（603662）。風險提示：風險提示：人形機器人發展不及預期的風險、傳感器技術發展不及預期的風險、市場競爭加劇的風險。-24%-14%-4

7、%6%16%26%24/124/324/524/724/924/1125/1機械設備 滬深300 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 目目 錄錄 1 傳感器是機器人感知系統核心，價值量占比較高傳感器是機器人感知系統核心，價值量占比較高.1 2 力控：機器人柔性力控不可或缺，力傳感器為核心零部件力控：機器人柔性力控不可或缺，力傳感器為核心零部件.2 2.1 力傳感器分為一至六維力傳感器.2 2.2 六維力傳感器技術壁壘高，傳感器解耦為難點.7 2.3 機器人力控落地仍有較多痛點，國產企業迎發展機遇.10 3 電子皮膚：具備物理柔性與仿生特性，實現觸覺感知

8、電子皮膚：具備物理柔性與仿生特性，實現觸覺感知.12 3.1 電子皮膚：一種仿人類觸覺感知功能的柔性電子器件.12 3.2 觸覺傳感器按原理分為壓阻式、電容式、壓電式、光學式.15 3.3 制備柔性觸覺傳感器核心：材料選擇、結構設計、制造工藝.16 4 關注布局機器人傳感器領域的公司關注布局機器人傳感器領域的公司.18 5 風險提示風險提示.19 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 圖圖 目目 錄錄 圖 1：測算感知系統在機器人中成本占比 20%左右.1 圖 2：傳感器是機器人感知核心.1 圖 3：使用關節扭矩傳感器和末端/腕部多軸力矩傳感器.2 圖

9、4：KUKA-iiwa 關節使用力矩傳感器.2 圖 5：一維、三維和六維力傳感器分別適用于不同的場景。.3 圖 6：六維力和力矩傳感器常見原理.3 圖 7：電阻應變式六維力傳感器力/力矩信息檢測原理.3 圖 8：不同原理六維力和力矩傳感器比較.4 圖 9：多維力傳感器在機器人上的應用.5 圖 10：Optimus 使用扭矩傳感器、單向力傳感器以及六維力傳感器.5 圖 11：優必選 Walker S1 使用 4個六維力傳感器.6 圖 12：六維傳感器的精度和準度.7 圖 13：不同結構的彈性體結構.8 圖 14：應變片的粘貼位置也會對傳感器的精度產生影響.9 圖 15：一維標定和六維標定的區別.

10、9 圖 16：不同國家的六維力傳感器標定及檢測設備.10 圖 17：海伯森技術六維力傳感器的價格情況.11 圖 18：六維力傳感器的價格是制約應用的重要因素.11 圖 19：人體皮膚的傳感功能由皮膚中的感知器實現.13 圖 20：柔性壓力傳感器圖示.13 圖 21：安裝觸覺皮膚的 NASA宇航員機器人 Robonaut.14 圖 22：覆蓋了觸覺皮膚的 Wendy 機器人.14 圖 23：Optimus 手指使用觸覺觸傳感器.14 圖 24：機器人觸覺傳感系統的層次功能和結構框圖.15 圖 25：傳感單元示意圖.16 圖 26：傳感器陣列的行、列電極結構.16 圖 27：各種常見柔性材料的性能

11、對比圖.17 表表 目目 錄錄 表 1：不同類型六維力/力矩傳感器原理、特點及代表企業.4 表 2：特斯拉人形機器人 Optimus 力傳感器市場空間測算.6 表 3：六維力矩傳感器應用廣泛.7 表 4：不同彈性體結構的力/力矩傳感器的特性比較.8 表 5：國內外六維力/力矩傳感器主要生產商.11 表 6：人的皮膚的觸覺能力與相應機理.12 表 7：國內做電子皮膚或者觸覺傳感器標的.18 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 1 1 傳感器是傳感器是機器人感知機器人感知系統系統核心，核心，價值量占比較高價值量占比較高 以傳感器為主的以傳感器為主的感知系統

12、在機器人中成本占比感知系統在機器人中成本占比 20%左右左右。機器人大致包括感知系統、傳動系統、電源系統、大腦、結構件幾個方面，其中傳動系統和感知系統是核心部分，以特斯拉 Optimus 為例，根據測算，傳動系統成本占比 30%-40%，以傳感器為主的感知系統成本占比約占 20%左右，大腦、電源系統、結構件等占比 30%-40%。圖圖 1：測算感知系統在機器人中成本占比：測算感知系統在機器人中成本占比 20%左右左右 數據來源：特斯拉，西南證券測算 機器人機器人外界環境外界環境感知感知與與智能化提升智能化提升依賴高性能傳感器依賴高性能傳感器。機器人使用的傳感器大致包括視覺傳感器、力/力矩傳感器

13、、觸覺傳感器、慣性傳感器（IMU）、流量傳感器等，傳感器是機器人實現外界環境感知和交互的關鍵，其中視覺傳感器是機器人的“眼睛”，力/力矩傳感器是機器人的“肌肉神經”，觸覺傳感器是機器人的“皮膚”。圖圖 2：傳感器是機器人感知核心傳感器是機器人感知核心 數據來源：特斯拉，西南證券整理 環節細分核心零部件單價（元）Optimus所需數量總價（元）占比諧波減速器5001470005.1%無框力矩電機5001470005.1%編碼器20142800.2%扭矩傳感器5001470005.1%梯型絲杠10044000.3%行星滾柱絲杠2000102000014.7%無框力矩電機5001470005.1%編

14、碼器20142800.2%單向力傳感器3001442003.1%空心杯電機5001260004.4%微型行星齒輪箱1001212000.9%腱繩20122400.2%手指-觸覺傳感器1001010000.7%六維力傳感器30004120008.8%IMU80018000.6%攝像頭模組10088000.6%聲音傳感器10011000.1%流量傳感器10011000.1%電源系統電池包(包括散熱）5000150003.7%大腦FSD5000015000036.7%外殼硬件5000150003.7%線束、連接器1000110000.7%總計136400100.0%結構件等傳動系統+感知系統靈巧手旋

15、轉執行器線性執行器其他 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 2 2 力控：力控：機器人柔性力控不可或缺機器人柔性力控不可或缺，力傳感器為核心零部件，力傳感器為核心零部件 2.1 力傳感器分為一至六維力傳感器力傳感器分為一至六維力傳感器 當機器人與外界環境之間產生接觸力，會對機器人控制系統的精度產生巨大影響，所以必須使機器人對環境具備一定的柔順性。檢測機器人與環境間的交互力信息主要包括以下幾種方式：1）關節電流：）關節電流：通過機器人的伺服驅動器直接獲取機器人各關節電流，再通過轉矩系數和估算的摩擦力矩，計算各關節的輸出力矩。誤差較大，精度受到摩擦力較大影

16、響，適用于直驅電機或小減速比應用場景。適用于小型機器人，比如 ABB 的 YuMi，單臂負載為 0.5kg。2）關節扭矩傳感器：）關節扭矩傳感器：通過在減速器的輸出端安裝關節力矩傳感器，可避免關節摩擦力的影響，建立關節力矩-角度的動力學模型，精度很高，但結構復雜，且會降低關節傳動鏈的剛度。代表產品為 KUKA 的 iiwa。3）末端）末端/腕部多軸力矩傳感器：腕部多軸力矩傳感器：在機器人的末端安裝六軸力矩傳感器，可獲取力矩傳感器往后段的力覺信息，是目前大部分工業機器人采取的力控方式。在人形機器人中，力/力矩傳感器通常安裝在腳掌和踝關節之間/機械手和腕關節之間，用來測量末端執行器與外界環境相互的

17、受力情況。4）類似皮膚的力覺）類似皮膚的力覺/觸覺傳感器：觸覺傳感器：在機器人表面覆蓋一層壓力傳感器，可直接檢測環境施加在機器人全身上的力信息，精度高，但結構復雜，成本高。圖圖 3：使用關節扭矩傳感器和末端：使用關節扭矩傳感器和末端/腕部多軸力矩傳感器腕部多軸力矩傳感器 圖圖 4：KUKA-iiwa 關節使用力矩傳感器關節使用力矩傳感器 數據來源：坤維科技，西南證券整理 數據來源：KUKA，西南證券整理 按照測量維度，力傳感器可以分為一至六維力傳感器。按照測量維度，力傳感器可以分為一至六維力傳感器。最常見的是一維、三維和六維力傳感器。在指定的直角坐標系內，傳感器如果能同時測量沿三個坐標軸方向的

18、力和繞三個坐標軸方向的力矩，則稱為六維力傳感器。一維、三維和六維力傳感器分別適用于不同的場景。一維力傳感器：適用于力的方向和作用點是固定的場景一維力傳感器：適用于力的方向和作用點是固定的場景。一維力傳感器的標定坐標軸為OZ軸，被測量力 F 的方向能完全與 0Z軸重合。三維力傳感器：適用于力的方向隨機變化，但力的作用點保持不變，并且與傳感器的標三維力傳感器：適用于力的方向隨機變化，但力的作用點保持不變，并且與傳感器的標定參考點重合的場景定參考點重合的場景。力 F 的作用點 P 始終與傳感器的標定參考點 O 保持重合，力 F 的方向在三維空間中隨機變化，三維力傳感可以同時測量 Fx、Fy、Fz 三

19、個 F 的分力。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 3 六維力傳感器：適用于力的方向和作用點都在三維空間內隨機變化的場景六維力傳感器：適用于力的方向和作用點都在三維空間內隨機變化的場景?？臻g中任意方向的力 F，其作用點 P不與傳感器標定參考點重合且隨機變化，六維力傳感器同時測量 Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz 六個分量。圖圖 5：一維、三維和六維力傳感器分別適用于不同的場景。：一維、三維和六維力傳感器分別適用于不同的場景。數據來源：坤維科技，西南證券整理 根據感力原件的不同，力傳感器主要分為三類：應變式力傳感器、光學式傳感器以及壓根據感力原件的不同

20、，力傳感器主要分為三類：應變式力傳感器、光學式傳感器以及壓電式力傳感器。電式力傳感器。其中電阻應變式是應用最廣泛、研究也比較成熟的一類。應變式力傳感器：應變式力傳感器：采用的是硅應變片或金屬箔，本質是材料本身發生形變進而轉化為阻值變化；光學式傳感器：光學式傳感器：通過光柵反映形變，再轉化成力；壓電式傳感器：壓電式傳感器：將被測物理量變化轉換成壓電材料因受機械力產生靜電電荷或電壓變化的傳感器，可分為電容和壓電兩種，電容是通過極距的變化導致電壓變化，壓電則是通過形變改變電荷。圖圖 6：六維力和力矩傳感器常見原理：六維力和力矩傳感器常見原理 圖圖 7：電阻應變式六維力傳感器力：電阻應變式六維力傳感器

21、力/力矩信息檢測原理力矩信息檢測原理 數據來源：ATI，西南證券整理 數據來源：ATI，西南證券整理 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 4 經過穩定性、剛度、動態特性、成本與信噪比五個維度的比較可知，硅應變傳感器和金屬箔傳感器之間，硅應變片在穩定性、信噪比以及動態特性方面要更優，兩者剛度上相差不多，但成本上金屬箔要優于硅應變片；電容傳感器和壓電傳感器之間，電容傳感器成本最優，其他幾項弱于壓電傳感器；光學傳感器在動態特性方便明顯具有優勢。圖圖 8：不同原理六維力和力矩傳感器比較：不同原理六維力和力矩傳感器比較 數據來源：ATI，西南證券整理 表表 1：

22、不同類型六維力：不同類型六維力/力矩傳感器原理、特點及代表企業力矩傳感器原理、特點及代表企業 傳感元件類型傳感元件類型 原理及特點原理及特點 代表企業代表企業 應變片式應變片式 通常采用硅應變片或金屬箔，本質是材料本身發生形變進而轉化為阻值變化 ATI、宇立儀器、坤維科技、鑫精誠傳感器、海伯森、神源生智能、Sintokogio、Bota Systems AG、SCHUNK、ME-Mesysteme GmbH、埃力智能 光學式光學式 通過光纖反映形變，再轉化成力 OnRobot 壓電壓電/電容式電容式 電容是通過極距的變化導致電壓變化，壓電則是通過形變改變電荷 Robotiq、Robotous、

23、WACOH-TECH、Kistler 數據來源：GGII，西南證券整理 多維力傳感器在機器人領域應用廣泛多維力傳感器在機器人領域應用廣泛，包括力控打磨、精密裝配、示教拖動、醫療康復，包括力控打磨、精密裝配、示教拖動、醫療康復等等。例如：1）將多維力傳感器應用于機械臂力控打磨衛浴中，在衛浴表面的不規則曲線進行打磨的過程中，實時感知各個角度的力度信息，確保打磨后的表面光滑。2）將機械臂應用于緊密的機械裝配，減少傳統機械臂上無力覺反饋時系統的復雜度，提高裝配的成功率。3）在人機交互中，多維力傳感器幫助感知操作時力的方向，協助機械臂與人之間的示教拖動。4）在醫療領域，將多維力傳感器配合醫療機械手臂，用

24、于精密的遠程醫療手術操作。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 5 圖圖 9：多維力傳感器在機器人上的應用：多維力傳感器在機器人上的應用 數據來源：知網，西南證券整理 特斯拉人形機器人特斯拉人形機器人 Optimus使用扭矩傳感器使用扭矩傳感器、單向力單向力傳感器傳感器以及六維力傳感器以及六維力傳感器。2021年 8 月，馬斯克首次發布特斯拉人形機器人（Tesla Bot）計劃，代號“擎天柱”（Optimus）。Optimus 關節內部使用旋轉執行器和線性執行器兩種方案，其中旋轉執行器使用扭矩傳感器（12），線性執行器使用單向力傳感器（14），此外，在手

25、腕和腳腕關節使用六維力傳感器（4）。圖圖 10：Optimus 使用扭矩傳感器、使用扭矩傳感器、單向力單向力傳感器以及六維力傳感器傳感器以及六維力傳感器 數據來源：特斯拉，西南證券整理 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 6 圖圖 11：優必選優必選 Walker S1 使用使用 4 個個六維力傳感器六維力傳感器 數據來源：優必選，西南證券整理 預計機器人力控的最佳方案為，每個關節使用預計機器人力控的最佳方案為，每個關節使用 1個力傳感器，個力傳感器，其中其中旋轉關節使用扭矩傳旋轉關節使用扭矩傳感器，線性關節使用感器，線性關節使用單向單向力傳感器，機器

26、人的手腕、腳踝各力傳感器，機器人的手腕、腳踝各 2個六維力傳感器。個六維力傳感器。由于手部需要和外界進行交互執行工作任務，腳步需要感知復雜的地面進行行走，所以需要感知的力較為復雜，而關節需要感知的力較為簡單。100 萬臺人形機器人力傳感器市場空間測算：1）扭矩傳感器：）扭矩傳感器：單臺機器扭矩傳感器數量為 12 個，假設 100 萬臺人形機器人對應的單價為 250 元，對應的市場空間為 30 億元。2）單向單向力傳感器：力傳感器：單臺機器人絲杠數量為 14 個，假設 100 萬臺人形機器人對應的單價為 200元，對應的市場空間為 28 億元。3）六維力傳感器六維力傳感器：單臺機器人六維力傳感器

27、數量為 4 個，假設 100 萬臺人形機器人對應的單價為 2000 元，對應的市場空間為 80 億元。表表 2：特斯拉人形機器人：特斯拉人形機器人 Optimus 力傳感器市場空間測算力傳感器市場空間測算 5萬臺萬臺人形機器人人形機器人 10 萬臺萬臺人形機器人人形機器人 50 萬臺萬臺人形機器人人形機器人 100萬臺萬臺人形機器人人形機器人 扭矩傳感器扭矩傳感器 市場空間測算市場空間測算 單價（元）800 600 400 250 單臺機器人扭矩傳感器數量（個）12 12 12 12 市場空間（億元）市場空間（億元）5 7 24 30 單向力傳感器單向力傳感器市場空間測算市場空間測算 單價（元

28、）600 400 300 200 單臺機器人單向力傳感器數量（個）14 14 14 14 市場空間（億元）市場空間（億元）4 6 21 28 六維力傳感器六維力傳感器市場空間測算市場空間測算 單價（元）5000 4000 3000 2000 單臺機器人六維力傳感器數量（個）4 4 4 4 市場空間（億元）市場空間（億元）10 16 60 80 數據來源：特斯拉AI DAY，西南證券整理 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 7 2.2 六維力傳感器技術壁壘高六維力傳感器技術壁壘高，傳感器解耦為難點，傳感器解耦為難點 六維力傳感器在航天航天、汽車測試、生物

29、力學和機器人領域都有應用。六維力傳感器在航天航天、汽車測試、生物力學和機器人領域都有應用。六維力測量的需求最早來自航空航天飛行器研究領域，安裝在飛行器內部的六維力傳感器用來測量飛行器的空氣動力學特性，后來逐漸應用到汽車測試、生物力學和機器人等領域。表表 3：六維力矩傳感器應用廣泛：六維力矩傳感器應用廣泛 領域領域 具體應用具體應用 航空航天航空航天 2012 年 5 月，國際空間站兩名宇航員操縱空間站外 18米長大型機械臂抓住美國 SpaceX公司研發的無人駕駛飛船“Dragon”，實現了二者對接。在此機械臂的末端安裝了美國航空航天局 NASA 投入巨資研制的六維力傳感器。在 2011年神州八

30、號與天宮一號對接過程中也使用了六維力傳感器。汽車測試汽車測試 多維車輪力傳感器能夠測量車輪在運動中所受的各維力和力矩，從而可以得到汽車在行駛過程中的受力情況，進而能夠分析汽車的整體和局部性能，所以車輪力傳感器是汽車道路試驗系統中必不可少的核心部件。生物力學生物力學 德國宇航中心 Seibold等開發了一種用于微創外科手術的彈性關節 Stewart六維力傳感器。Puangmali 等提出了一種微型三軸遠端力傳感器，可與腹腔鏡兼容，用于組織觸診，測量組織與手術器械尖端的相互作用力。該傳感器的結構。韓國科學技術院Hoseok 等設計了光纖光柵三維力傳感器用于微創手術中。機器人機器人 裝有力、力矩、視

31、覺、觸覺、光、聲音和其它認知傳感器的機器人可以學習外部環境，完成一系列復雜任務。在所有機器人傳感器中，力傳感器是最基本的一種，也是不可或缺的一種，主要用于機器人手腕、手爪、手指等的研究。數據來源：多維力傳感器的靜動態性能研究_付立悅，西南證券整理 六維力傳感器的重要指標包括：串擾：串擾：用來衡量多維力傳感器各測量方向間的耦合影響，可以反映測量誤差水平。精度：精度：衡量測量結果之間的重復性。精度標定方法：在相同環境條件下，在額定載荷范圍內，多次多方向聯合加載相同一組載荷，計算得到的傳感器測量值的標準差，并除以量程。準度：準度：衡量測量結果與理論真值的偏離程度。準度標定方法：對傳感器進行多次多方向

32、聯合加載，計算得到的傳感器測量值與所加載荷理論真值之間的標準偏差，并除以量程。圖圖 12：六維傳感器的精度和準度：六維傳感器的精度和準度 數據來源：坤維科技，西南證券整理 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 8 傳感器的技術壁壘之一：結構設計，具體又包括彈性體結構設計和應變片粘貼位置。傳感器的技術壁壘之一：結構設計，具體又包括彈性體結構設計和應變片粘貼位置。電阻應變式傳感器主要由電阻應變片、彈性體以及測量電路組成。其中最核心的元件是彈性體，利用彈性體來感知作用在裝置上的力/力矩，所以對于彈性體的優化設計直接關系傳感器的性能，彈性體材料和結構尺寸變化都會

33、對傳感器性能產生一定影響。應用比較廣泛的彈性體結構主要有一體化結構和 Stewart 并聯結構兩種，其中一體化結構又包括豎梁式、橫梁式、十字梁式、圓柱式等。表表 4：不同彈性體結構的力：不同彈性體結構的力/力矩傳感器的特性比較力矩傳感器的特性比較 機械結構機械結構 優點優點 缺點缺點 豎梁豎梁 承載能力強，結構簡單，橫向效應和抗沖擊性能好 縱向靈敏度低，維間耦合嚴重 圓筒式彈性梁圓筒式彈性梁 耦合小 剛度差 十字彈性梁十字彈性梁 高對稱性，結構緊湊，剛度大，易加工，由于柔性連接簡化了力學模型 存在維間耦合和徑向效應 非徑向梁式非徑向梁式 剛度大 輸出為強非線性 復合梁型復合梁型 可實現無耦合測

34、量 結構復雜，受加工和裝配精度的影響大 Stewart 并聯結構并聯結構 剛度大，穩定性好，負載能力大 較難實現力和力矩的各向 同性，僅適用于靜態力/力矩的測量 數據來源：多維力傳感器的靜動態性能研究_付立悅，西南證券整理 圖圖 13：不同結構的彈性體：不同結構的彈性體結構結構 數據來源：多維力傳感器的靜動態性能研究_付立悅，西南證券整理 應變片的粘貼位置也會對傳感器的精度產生影響。例如目前已較成熟的十字梁型彈性體結構，這種彈性體結構包括了四個主梁、八個浮動梁、中心臺、輪緣等。在每個主梁的正反面及兩個側面各貼有一個或兩個應變片，共 24 個應變片，由于六維力傳感器彈性體尺寸較小，貼片位置有限，

35、應變片尺寸受到加工工藝的約束，并且應變片的粘貼為純手工粘貼，不可避免會有誤差，進而對傳感器精度產生影響。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 9 圖圖 14：應變片的粘貼位置也會對傳感器的精度產生影響：應變片的粘貼位置也會對傳感器的精度產生影響 數據來源：多維力傳感器的靜動態性能研究_付立悅，西南證券整理 傳感器技術壁壘之二：標定系統精度?！皹硕ā笔墙鞲衅髟夹盘柡褪芰χg的映傳感器技術壁壘之二：標定系統精度?！皹硕ā笔墙鞲衅髟夹盘柡褪芰χg的映射關系，是傳感器研發過程的核心環節。射關系，是傳感器研發過程的核心環節。首先，傳感器的輸入量（六維力

36、向量的大小和方向）和輸出量（各路的輸出電壓值）之間的關系，需要通過標定實驗的數據獲得；此外，多維力傳感器的每一維度輸出的電壓信號不僅受該維度方向力的作用影響，還會受到其他維度受力的影響，這種耦合電壓稱為維間耦合，會影響傳感器的精度，標定實驗的數據既為耦合誤差模型的建立提供了依據，又為解耦算法提供了實驗數據。六維力傳感器非線性特性顯著。六維力傳感器非線性特性顯著。六維聯合加載標定是指采用三個方向的力和三個方向的力矩同時加載。例如一維拉壓力傳感器，在 X軸方向按25%FS、50%FS、75%FS 和100%FS 四個階梯對傳感器進行精確加載標定只需要 9 個樣本點來標定，同樣是每個維度取 9 個樣

37、本點，六維力傳感器的樣本空間包含 531441 個樣本點。這種六維聯合加載標定的優勢在于：1）交叉樣本點可以使傳感器的受力情況模擬得非常接近真實的使用情況；2）便于考察傳感器在多維載荷同時作用下的非線性力學特性，可以有效改善傳感器結構的設計；3）基于傳感器的非線性力學特性做的標定，可以大幅優化解耦算法的數學模型。圖圖 15：一維標定和六維標定的區別：一維標定和六維標定的區別 數據來源：坤維科技，西南證券整理 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 10 六維聯合加載設備能夠實現高精度六維力傳感器標定和檢測。六維聯合加載設備能夠實現高精度六維力傳感器標定和檢

38、測。六維聯合加載設備可以對力覺傳感器實現正交三個方向力和三個方向力矩的同時精確加載，有助于傳感器實現較高的精度和準度。六維聯合加載設備目前還沒有標準產品可以直接采購，一般都是由六維力傳感器的廠商自行研制，而六維聯合加載設備的研發涉及到空間光學定位、載荷位移補償、機電一體化等多項綜合技術，涉及上百個 Know-how，非常依賴工程經驗。圖圖 16：不同國家的六維力傳感器標定及檢測設備：不同國家的六維力傳感器標定及檢測設備 數據來源：坤維科技，西南證券整理 傳感器的技術壁壘之三：解耦和補償算法。六維傳感器的靜態和動態解耦算法以及動態傳感器的技術壁壘之三：解耦和補償算法。六維傳感器的靜態和動態解耦算

39、法以及動態補償算法為一大難點。補償算法為一大難點。由于傳感器結構本身引入的耦合、機械加工誤差、應變片粘貼誤差等原因，會產生傳感器的維間耦合，又分為靜態耦合和動態耦合，維間耦合是限制多維力傳感器的最大障礙。消除或者減少維間耦合需要通過解耦算法來實現，具體包括最小二乘法、神經網絡法等。一般對傳感器輸出信號進行靜態解耦，再進行動態解耦，此外還要對傳感器的輸出信號進行修正，即對解耦后的信號進行動態補償。2.3 機器人力控落地仍有較多痛點，國產企業迎發展機遇機器人力控落地仍有較多痛點，國產企業迎發展機遇 根據 力控技術在機器人系統中的應用_段晉軍，機器人力覺落地的市場痛點主要包括：1）力覺感知層面：多維

40、力傳感器價格較高，并且國內企業缺少核心力覺感知層面：多維力傳感器價格較高，并且國內企業缺少核心技術技術算法。算法。多維力傳感器國外產品價格高，且與國外機械臂進行方案捆綁銷售。美國 ATI型號為 MINI45 六維力/力矩傳感器價格約 7 萬元/套，而一套普通的六軸機械臂價格在10 萬元左右。國內傳感器技術仍多用于軍工/航天領域，未形成較大應用市場。根據 GGII，2022年中國市場六維力/力矩傳感器銷量 8360 套，其中機器人行業銷量 4840 套，同比增長 63%。缺少重力/慣性力補償、振動抑制等核心算法，掌握力控核心技術的高校和企業極少，能將力控技術落地、產業化并融入到現有生態鏈的高科技

41、企業屈指可數。2）執行機構執行機構層面層面：力控功能有限，和機器人系統的整合存在難點力控功能有限，和機器人系統的整合存在難點。國外機器人控制器大部分不免費開放底層接口；成熟 KUKA/ABB 力控包價格高昂，運動指令功能有限，無法配合傳感器實現實時力控；極少機器人控制器包含力控指令（KUKA、ABB 和珞石等），現有力控指令不足以支撐復雜的工藝要求。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 11 以上工業機器人力覺感知和執行機構層面的痛點同樣適用于人形機器人領域。并且人形機器人領域的力控具有更高的復雜性和不確定性，為相關硬件和軟件廠商帶來更多的挑戰。圖圖 1

42、7：海伯森技術海伯森技術六維力傳感器的價格六維力傳感器的價格情況情況 圖圖 18：六維力傳感器的價格是制約應用的重要因素：六維力傳感器的價格是制約應用的重要因素 數據來源：淘寶店鋪海伯森技術，西南證券整理 數據來源：機電之家，西南證券整理 我國六維力感器廠商與外資主流傳感器仍存在差距，整體仍未出現龍頭。我國六維力感器廠商與外資主流傳感器仍存在差距，整體仍未出現龍頭。國產六維力/力矩傳感器廠商包括宇立儀器、坤維科技、鑫精誠等，和外資主流傳感器在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。未來隨著人形機器人行業的快速起量，國產企業有望迎來快速發展。表表 5：國內外六維力：國內外六維力/

43、力矩傳感器主要生產商力矩傳感器主要生產商 地區地區 主要生產商主要生產商 現狀現狀 日韓日韓 Robotous、Sintokogio、WACOH-TECH、Aidin Robotics 日韓地區六維力日韓地區六維力/力矩傳感器廠商主要配套當地機器人本體廠商力矩傳感器廠商主要配套當地機器人本體廠商，其中，韓國企業 Robotous、Aidin Robotics 主要合作廠商包括Doosan Robotics、Neuromeka 和 Rainbow Robotics；日本企業Sintokogio 和 WACOH-TECH主要合作廠商包括發那科、電裝、三菱、那智不二越、安川等。歐美歐美 ATI、On

44、Robot、SCHUNK、Robotiq、Bota Systems AG、Nordbo Robotics、ME-Mesysteme GmbH、AMTI、Kistler 歐美地區六維力/力矩傳感器廠商可分為兩類：一類是傳統的傳感器生產商一類是傳統的傳感器生產商，包括 ATI、Bota Systems AG、ME-Mesysteme GmbH、AMTI、Kistler 等；另一類是全球知名的機器人末端工；另一類是全球知名的機器人末端工具生產商具生產商，主要有 SCHUNK、OnRobot、Robotiq 等，歐美地區廠商合作企業以協作機器人本體廠商為主，主要包括優傲機器人、達明機器人和歐姆龍等。中

45、國中國 坤維科技、宇立儀器、鑫精誠、海伯森、藍點觸控、神源生智能、瑞爾特測控、重慶魯班機器人技術研究院、昊志機電、埃力智能等 國產六維力國產六維力/力矩傳感器與外資主流傳感器在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面力矩傳感器與外資主流傳感器在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。仍存在差距。宇立儀器、坤維科技、鑫精誠、海伯森、藍點觸控、神源生智能、瑞爾特測控等，均已有相關的產品落地并進入產業化應用。其他廠商如重慶魯班機器人技術研究院、昊志機電、埃力智能等，通過自主研發力傳感器技術，已經具備六維力/力矩傳感器的生產能力，部分產品型號開始進入下游用戶的驗證測試階段。數據來源

46、：GGII，西南證券整理 ATI：是世界領先的機器人附屬產品和機械手臂末端工具的工程研發公司。ATI與 FANUC、KUKA、ABB YASKAWA、NACHI、UR、TM、發動機、電池制造、醫療、AUBO 等各類品牌機器人長期深入合作。六維力傳感器全球市占率第一。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 12 坤維科技：坤維科技：主營產品為多維力傳感器，公司核心創始團隊均來自航天十一院（中國航天空氣動力技術研究院），六維力傳感器技術最開始應用在火箭、導彈等高速飛行器的空氣動力學性能參數測試。在協作機器人六維力傳感器領域，公司市場占有率超過 80%。公司六維

47、力傳感器主攻協作機器人、服務機器人及人形機器人市場，同時拓展醫療市場和運動健康市場。宇立儀器：宇立儀器：主營產品覆蓋一維力傳感器到六維力傳感器，共計 9 大系列，300 多個型號。公司以汽車碰撞假人領域起家，2007 年公司成為我國為數不多具有汽車碰撞假人多軸力傳感器生產能力的企業，與上汽、大眾等車企合作。目前公司六維力傳感器已拓展到機器人打磨領域，與 ABB 公司合作研發了十大系列的六軸力傳感器和智能浮動磨頭。海伯森技術：海伯森技術：主營產品包括 3D 閃測、高速工業相機等多類型的視覺傳感器和六維力傳感器。其視覺傳感器產品銷售占比較多，六維力傳感器產品的銷售僅占總銷售量的 15%左右。公司六

48、維力傳感器的下游市場涵蓋 3C 電子、工業自動化、精密工件檢測、醫療、科研等行業。3 電子皮膚電子皮膚：具備物理柔性與仿生特性，實現觸覺感知：具備物理柔性與仿生特性，實現觸覺感知 3.1 電子皮膚：電子皮膚：一種一種仿人類觸覺感知功能的柔性電子器件仿人類觸覺感知功能的柔性電子器件 人體皮膚的傳感功能由皮膚中的感知器實現。人體皮膚的傳感功能由皮膚中的感知器實現。人體皮膚中含有多種機械感知器可以感受外界壓力信息并產生神經沖動傳遞給大腦皮層，形成壓力刺激的感覺。皮膚中的機械感知器主要有 4 種：1）位于表層皮膚的邁斯納小體；2）位于皮膚深層的環層小體；3）位于全身表皮基底細胞之間的默克爾細胞；4）位

49、于真皮內魯的菲尼小體。人類的皮膚不僅具有高柔性，而且具有高彈性，研究表明：人的手腕處的皮膚可拉伸性和彈性最高，彎曲時的最大拉伸率可達 20.4%。表表 6：人的皮膚的觸覺能力與相應機理：人的皮膚的觸覺能力與相應機理 所處的物理位置所處的物理位置 感受器感受器 可感受外界刺激范圍可感受外界刺激范圍 可實現的感覺功能可實現的感覺功能 空間分辨率空間分辨率 表層皮膚 邁斯納小體 3-40 Hz 低頻動態范圍 低頻振動、運動檢測與握力控制等 3-4mm 皮膚深層 環層小體 40-500+Hz 高頻動態范圍 高頻振動和工具使用等 7mm 全身表皮基底細胞之間 默克爾細胞 0.4-3Hz 低頻動態范圍的空

50、間變形、持續的壓力，曲面、邊緣甚或尖角等 模式/形態檢測與紋理感知等 0.5mm 真皮內 魯菲尼小體 100-500+Hz 高頻動態范圍下持續向下的壓力、橫向皮膚拉伸和皮膚滑動等 手指位置、穩定抓取、切向力和運動方向等 10mm 數據來源：電子皮膚觸覺傳感器研究進展與發展趨勢_曹建國，西南證券整理 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 13 圖圖 19：人體皮膚的傳感功能由皮膚中的感知器實現：人體皮膚的傳感功能由皮膚中的感知器實現 數據來源：電子皮膚觸覺傳感器研究進展與發展趨勢_曹建國，西南證券整理 電子皮膚電子皮膚即即柔性仿生觸覺傳感器，柔性仿生觸覺傳

51、感器，是一種是一種能夠實現能夠實現仿人類觸覺感知功能的柔性電子器件仿人類觸覺感知功能的柔性電子器件，具備物理柔性和仿生特性具備物理柔性和仿生特性。觸覺感知是人體皮膚最基本的功能之一，使人體能夠感受到接觸物體的形狀尺寸、溫度、質地等特性。電子皮膚能夠模擬人體皮膚的多維信息感知功能，在可穿戴電子、健康醫療監測、智能機器人、智能假肢等領域都有廣闊的應用前景。在機器人領域，電子皮膚可用于機器人全身包括肩部、肘關節、膝關節、手部等部位，幫助機器人實現對外界物體的檢測與識別，如與操作物體間接觸力的大小，操作對象表面的特性等。早期研制的壓力觸覺傳感器大部分采用硅為主要材料，通過微機電系統（MEMS）技術實現

52、微小陣列的制作，其優點是體積小，成本低，但這種硅微型壓力傳感器難以滿足大面積覆蓋的柔性化和可擴展性要求，而電子皮膚具備物理柔性和仿生特性，幫助機器人感知周圍環境，更好與外界進行交互，使得機器人更加“類人”與智能化。圖圖 20：柔性壓力傳感器圖示柔性壓力傳感器圖示 數據來源：蘇州能斯達官網，西南證券整理 2003 年美國 MIT 研制的“電子皮膚”應用于美國 NASA 的宇航員機器人 Robonaut 的前臂、肩部和軀干上進行觸覺感知。2005 年日本早稻田大學 Iwata 課題組采用柔性皮膚代替硬質皮膚的觸覺傳感器厚度為 3mm，肩和臂部空間分辨率為 20mm，分布于 WENDY 機器人全身，

53、識別人機交互。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 14 圖圖 21：安裝觸覺皮膚的安裝觸覺皮膚的 NASA宇航員機器人宇航員機器人 Robonaut 圖圖 22：覆蓋了觸覺皮膚的覆蓋了觸覺皮膚的 Wendy機器人機器人 數據來源：機器人觸覺傳感器發展概述_宋愛國，西南證券整理 數據來源：機器人觸覺傳感器發展概述_宋愛國，西南證券整理 特斯拉人形機器人特斯拉人形機器人 Optimus手指使用觸覺傳感器。手指使用觸覺傳感器。2023 年 12 月馬斯克在 Twitter 放出人形機器人 Optimus 最新視頻，相較于 3 月的 Gen-1 版本，此次 G

54、en-2 版本外觀有所改動，動作也更加流暢。主要變化包括：1）脖子上增加 2 個自由度；2）行走速度提升 30%；3）不犧牲性能前提下重量減少 10kg；4）手部每個手指增加了觸覺傳感器（機器人能夠實現二指捏雞蛋）；5）腳腕增加六維力矩傳感器。圖圖 23：Optimus 手指使用觸覺觸傳感器手指使用觸覺觸傳感器 數據來源：特斯拉，西南證券整理 一個機器人的感知一個機器人的感知控制控制執行架執行架構系統構系統：（a）為觸覺感知過程，被劃分為功能塊，傳感過程、感知和控制動作描述處于不同的層次。（b）為這些功能塊對應的硬件結構塊。傳感層傳感層：將外部刺激（如壓力、振動和熱刺激）轉化為觸覺傳感器傳感元

55、件的變化。使用嵌入式數據處理單元收集、調整和處理這些數據，然后將其傳輸到更高的感知層。感知層感知層：任務是構建一個模型，用于感知交互對象的形狀和材料屬性等特性。在感知階段，觸覺還可能與視覺、聽覺等其他感知方式融合。執行層執行層：機器人根據融合數據執行控制命令，并使用控制器完成動作。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 15 圖圖 24：機器人觸覺傳感系統的層次功能和結構框圖：機器人觸覺傳感系統的層次功能和結構框圖 數據來源：觸覺傳感器與電子皮膚研究進展_朱盛鼎，西南證券整理 3.2 觸覺傳感器觸覺傳感器按原理分為按原理分為壓阻式、壓阻式、電容式、壓電式、

56、光學式電容式、壓電式、光學式 壓阻式觸覺傳感器：壓阻式觸覺傳感器：1）原理：原理：利用壓阻效應制備的傳感器。壓阻效應是指壓阻材料受到應力時，其內部電阻率發生變化，采集電路通過將電阻的變化轉化為便于測量的電信號來檢測傳感器的受力大小。2）優點：優點：具有信號采集方便、魯棒性好、負載能力強等優點，能夠借助相應 MEMS 技術實際較為密集的排布，達到良好的空間分辨率，體積小，集成度高，成本低。3）缺點：缺點：遲滯性較大，不利于快速響應，并且其溫漂大，線性度也較差，無法直接精準測量切向力。電容式觸覺傳感器：電容式觸覺傳感器：1）原理：原理：當電容式觸覺傳感器受到法向力時，其上下電極板的間距發生改變，導

57、致傳感器的電容值發生變化；當傳感器受到切向力時，上下電極的重合面積發生變化，也會導致傳感器的電容值發生變化。便于測量三維力的大小。2）優點：優點：靈敏度與空間分辨率高，響應幅度寬，能夠衍生為接近傳感器的應用。3）缺點：缺點：易受電氣干擾的影響。壓電式觸覺傳感器：壓電式觸覺傳感器：1）原理：原理：是一種基于壓電效應的傳感器。壓電效應指當壓電敏感材料受到外部壓力載荷時，在壓敏材料的兩個背面會產生符號相反的兩種電荷，撤掉外力時，又會恢復到初始不帶電狀態。將壓電式觸覺傳感器連接到電荷放大器和測量電路上，采集其與所受外力相關的電信號，從而實現觸覺檢測。2）優點：優點：是一種自發電和機電轉換傳感器，不需要

58、外部電源，因此這種傳感器更便于攜帶，且其材料剛度高，線性度好，響應靈敏。3）缺點：缺點：易受噪聲干擾，其介電性會受溫度影響；較難對切向力進行直接的定量測量。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 16 光電式柔性觸覺傳感器：光電式柔性觸覺傳感器：1）原理：原理：將傳感器所受壓力映射為光信號強度、波長等性質的變化，通過檢測光學信號來檢測傳感器所受壓力。光學式觸覺傳感器所依賴的傳感原理包括光強調制、光纖布拉格光柵（FBG）技術和干涉測量檢測，前兩種傳感原理已得到廣泛應用。2）優點：優點：分辨率高，無電氣干擾的問題；有一定的切向力表征能力。3）缺點：缺點：容易受

59、到溫度影響，且光纖的微彎曲會導致光損失，分析觸覺信息的計算方法復雜。一種典型的壓阻式觸覺傳感器結構為電極層一種典型的壓阻式觸覺傳感器結構為電極層-中間傳感層中間傳感層-電極層的“三明治式”夾層結電極層的“三明治式”夾層結構。構。傳感單元的上、下兩層是連接外接引線的電極層，中間是具有壓阻特性的敏感材料，整個傳感單元的作用是將感受到的外界壓力轉換為電阻變化量，通過后續信號處理電路根據檢測到的電信號反求出所受壓力，從而達到壓力檢測的目的。傳感單元陣列化能夠滿足大面積覆蓋的需求。傳感單元陣列化能夠滿足大面積覆蓋的需求。單個傳感單元檢測到的壓力信息非常有限，無法滿足大面積測量的需求，因此需要將傳感單元陣

60、列化，以獲得足夠的壓力信息，傳感單元陣列化的方式較多，最經典的是采用行、列電極的結構形式，將壓阻材料置于上、下垂直的兩組平行電極之間，行、列電極的每個交叉點與壓阻材料接觸形成傳感單元，大量排列有序的傳感單元就形成了傳感器陣列。根據傳感單元受力的位置信息，可進一步得到接觸物體的輪廓信息，在傳感陣列中單位面積內傳感單元數量越多，即傳感陣列分辨率越高，獲得的物體輪廓信息越準確。圖圖 25：傳感單元示意傳感單元示意圖圖 圖圖 26：傳感器陣列的行、列電極結構傳感器陣列的行、列電極結構 數據來源：高柔彈性電子皮膚壓力觸覺傳感器的研究_周建輝，西南證券整理 數據來源：高柔彈性電子皮膚壓力觸覺傳感器的研究_

61、周建輝，西南證券整理 3.3 制備柔性觸覺傳感器核心：材料選擇、結構設計制備柔性觸覺傳感器核心：材料選擇、結構設計、制造工藝制造工藝 制備制備陣列觸覺傳感器柔性化陣列觸覺傳感器柔性化核心在于核心在于材料選擇、結構設計、材料選擇、結構設計、制造工藝制造工藝。1）材料的柔韌性、可拉伸性、高彈性是制備柔性觸覺傳感器的關鍵。具有優良電學和力學性能的軟體功能材料是觸覺皮膚研究的基礎和核心。電子皮膚的材料主要取決于：基底材料：基底材料：基底材料是決定柔性觸覺傳感器彈性形變性能的關鍵因素。傳統的電子傳感器通常以硅或氧化硅等作為襯底材料，而柔性電子皮膚需要基底材料具有高柔韌性。常用的柔性基底材料包括：PDMS

62、（聚二甲基硅氧烷）、PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）、PI(聚酰亞胺)、PE（聚乙烯）、PU（聚氨酯）、水凝膠等。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 17 活性層材料：活性層材料：具有優異的機械性能和電子特性的活性材料是決定柔性觸覺傳感器靈敏度等性能的關鍵。常見的活性層材料可分為:自身具有高導電能力材料和高彈性導電復合材料，在不同的制備條件和制備工藝下，由各種類型活性材料制備的柔性應變傳感器通常表現出不同的敏感性能。石墨烯、碳納米管、導電高分子、離子導體、金屬納米材料等具有較高的導電性，常用于柔性觸覺傳感器的活性層。電極材料：電極材料：電極材料也是影響器

63、件靈敏度和穩定性的重要因素。例如，在外力作用下，壓阻式觸覺傳感器的電極與電極之間以及電極與活性層之間的接觸電阻發生變化，并產生輸出信號，所以觸覺傳感器電極通常選用具有優異導電性能和機械性能的石墨烯、碳納米管等碳材料以及柔性復合材料。圖圖 27：各種常見柔性材料的性能對比圖：各種常見柔性材料的性能對比圖 數據來源：觸覺傳感器與電子皮膚研究進展_朱盛鼎，西南證券整理 2）除了材料，還可以通過不同的結構以實現柔彈性，如多層網狀陣列式結構和單層陣列式結構，基于“多孔 PDMS”設計了新型多層“三明治”結構和空心球微結構等。3）高靈敏度電子皮膚觸覺傳感器的制作通常涉及聚合物微加工、氧等離子體處理、電子束

64、蒸鍍、磁控濺射等復雜的工藝和技術，相應的設備價格高昂；另外制作電子皮膚觸覺傳感器的材料普遍比較昂貴，因而成本較高，這些限制了電子皮膚觸覺傳感器的大批量生產。近些年聚合物微機械加工工藝等新型制作方法和 3D 打印技術逐步興起，在部分領域顛覆了傳統的設計和制造方式，為電子皮膚觸覺傳感器的柔彈性的實現創造了新的可能：哈佛大學的 Muth 等（2014）利用 3D 打印技術，將特殊導電材料注入高分子彈性材料中，制作了拉伸率達到 400%的應變式觸覺傳感器；早稻田大學 Pu 等（2014）利用二氧化鉬特有的大帶隙、高有效載流子遷移率及高機械強度的特點，并結合化學汽相沉積法制作了柔彈性薄膜晶體管，可用于制

65、作電子皮膚觸覺傳感器與可穿戴計算機等柔彈性要求較高的電子元器件；Zucca 等（2015）基于卷對卷加工技術開發了具有超順應性的導電聚合物納米薄膜。測算測算 100 萬臺人形機器人對應電子皮膚的市場需求為萬臺人形機器人對應電子皮膚的市場需求為 100 億元。億元。由于未來機器人要和人實現接觸和互動，除了手部，在肩膀、手肘、前后背部也可能覆蓋電子皮膚。皮膚是人體面積最大的器官，一個成年人的皮膚展開面積約 2 平方米。假設未來機器人大概 1/100 的面積需要覆蓋電子皮膚，即大概有 200 平方厘米，假設每平方厘米的電子皮膚價格為 50 元，則 100 萬臺人形機器人對應的電子皮膚市場空間為 10

66、0 萬臺機器人*200 平方厘米/臺機器人*50 元/平方厘米=100 億元。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 18 國外做電子皮膚或者觸覺傳感器的領先企業包括 Tekscan，Pressure Profile Systems，Sensor Products Inc.，Weiss Robotics，SynTouch，Tacterion GmbH 等，這些公司占據市場的主要份額，國內包括帕西尼感知科技、力感科技、他山科技、墨現科技、能斯達等等，均處于早期。表表 7：國內做電子皮膚或者觸覺傳感器標的國內做電子皮膚或者觸覺傳感器標的 公司公司 公司介紹公司

67、介紹 帕西尼感知科技帕西尼感知科技 成立于 2021年，產品線覆蓋從“傳感器核心零部件”到“人形機器人整機制”全鏈路環節，并已實現批量商業級交付。公司研發制造的多維度觸覺傳感器 PX-6AX、消費級觸覺傳感器 PX-3A、觸覺靈巧手 DEXH5 等，廣泛應用于智能制造、醫療康養、工業生產、消費電子等領域。力感科技力感科技 成立于 2016年，公司與中科院先進技術研究院深度合作，自主研發、生產和銷售柔性傳感器。通過整合傳感器、軟件和算法，提供力感應解決方案，其產品主要應用于智慧養老、汽車、醫療設備、智能硬件和保健康復等領域。他山科技他山科技 成立于 2017年，是一家人工智能觸覺傳感芯片及應用解

68、決方案研發商。公司專注于人工智能觸覺感知領域，擁有全球領先的 AI觸感知專用芯片及觸覺感知算法。目前首款芯片已完成流片，該芯片也是全球首款人工智能觸感專用芯片，該芯片不僅應用在了機器人靈巧指尖，還用在了汽車、家電等行業。墨現科技墨現科技 成立于 2021年，是一家觸覺類傳感器領域的科技企業。公司現已實現了功能性與可靠性完全解耦的逾滲式壓力傳感器量產方案，其全新推出的FLX 系列柔性薄膜壓力傳感器，能夠同時滿足高可靠性、低觸發力度、大量程、低成本的需求。能斯達能斯達 成立于 2013年，公司專注于柔性電子技術的研發與創新，現已掌握柔性觸覺傳感四大核心技術，確立了柔性壓力傳感器、柔性壓電傳感器、柔

69、性織物、柔性電容傳感器等四大產品系列，并實現了柔性微納傳感器在智能機器人、消費電子、汽車電子等戰略新興產業中的批量生產和應用。華威科華威科 成立于 2011年，是湖北省專精特新中小企業。公司由中國科學院能有倫院士發起成立，致力于為行業提供領先的智能感知技術、產品與解決方案。目前，華威科已開發出靈巧手感知、智能皮膚等多款觸覺產品，并已協同多家人形機器人行業龍頭企業開發，實現小批量出貨。數據來源：GGII，西南證券整理 4 關注布局機器人傳感器領域的公司關注布局機器人傳感器領域的公司（1）柯力傳感：應變式稱重傳感器龍頭，積極布局機器人領域）柯力傳感：應變式稱重傳感器龍頭，積極布局機器人領域 公司為

70、應變式稱重傳感器龍頭，開啟單一稱重傳感器向多物理量轉型的道路。公司為應變式稱重傳感器龍頭，開啟單一稱重傳感器向多物理量轉型的道路。公司主業為應變式稱重傳感器，應變式稱重傳感器市場空間 20-30 億，公司在市占率 30%以上。2023年公司通過外延并購開啟單一稱重傳感器向多物理量轉型的道路，控股公司包括：1）柯力三電：主業為電量傳感器；2）寧波東方之光：主業為光纖測溫；3）華虹科技：主業為煤礦物聯網；4）珠海德科：主業為自動化改造。公司在力傳感器產品有一定技術積累，積極布局機器人領域。公司在力傳感器產品有一定技術積累，積極布局機器人領域。過去幾年，公司在微型測力傳感器、扭矩傳感器、多維力傳感器

71、（包括二維力、三維力、六維力）等領域進行了小批量試制，主要用于機器手臂運動與工作載荷監測、曲面研磨拋光、加工中心精雕加工、醫療設備精密測控等。公司積極布局機器人傳感器領域，已經進行了多款扭矩傳感器、多維力傳感器等產品的送樣和試制。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 19（2）東華測試：國內結構力學測試領先，力傳感器技術儲備深厚）東華測試：國內結構力學測試領先，力傳感器技術儲備深厚 公司擁有結構力學性能測試分析系統、結構安全在線監測及防務裝備 PHM 系統、基于 PHM 的設備智能維保管理平臺、電化學工作站四大類產品線，包含傳感器、測控系統硬件和分析與控

72、制軟件平臺，應用于航天航空、車輛船舶、土木建筑、工程機械等領域。公司傳感器矩陣豐富，機器人領域打開成長空間。公司傳感器矩陣豐富，機器人領域打開成長空間。公司傳感器系列涵蓋加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、應變傳感器、壓力傳感器、光纖傳感器、軸功率傳感器等。公司憑借公司在軍工領域的技術優勢，有望在機器人領域取得突破。（3）安培龍：溫度及壓力傳感器領軍者，六維力傳感器取得多項專利）安培龍：溫度及壓力傳感器領軍者，六維力傳感器取得多項專利 公司主要產品包括熱敏電阻及溫度傳感器、壓力傳感器、氧傳感器，下游包括汽車、家電等領域，其中壓力傳感器包括陶瓷電容式壓力傳感器、MEMS 壓力傳感器以及玻璃微熔

73、壓力傳感器，隨著新客戶的拓展以及現有客戶滲透率的提升，公司主業有望迎來快速發展。公司前瞻性布局力傳感器領域，用于機器人領域的力矩傳感器產品已接到小批量訂單，正在有序交付驗證中，六維力傳感器目前正處于客戶技術交流及研發關鍵階段，并且取得多項專利。（4）漢威科技：國內氣體傳感器龍頭，電子皮膚未來可期）漢威科技：國內氣體傳感器龍頭，電子皮膚未來可期 公司是國內氣體傳感器龍頭，氣體傳感器下游布局安全和環保，拓展汽車、家電等領域；2021 年出臺的新安全生產法推動燃氣報警器滲透率提升，公司智能儀表業務迎來快速增長，2022 年營收增長將近 70%。在傳感器和智能儀表兩塊核心產品的基礎上，公司發力物聯網綜

74、合解決方案，布局智慧安全、智慧環保、智慧城市、居家智能與健康。公司為稀有的電子皮膚標的。公司為稀有的電子皮膚標的。電子皮膚業務由子公司能斯達開展，能斯達掌握壓阻、壓電、溫濕度、電容四大核心技術，布局消費電子、醫療健康、人機交互等領域，和小米科技、九號公司、科大訊飛、深圳科易機器人等合作。5 風險提示風險提示 人形機器人發展不及預期的風險。人形機器人發展不及預期的風險。目前人形機器人領域處于發展初期，風險較大，若發展不及預期，力傳感器等核心零部件需求將不及預期，將對相關產業鏈公司帶來不利影響。傳感器技術發展不及預期的風險。傳感器技術發展不及預期的風險。力傳感器技術壁壘高，需要突破解耦算法、六維聯

75、合加載標定等核心技術，若技術突破不及預期，將對相關產業鏈公司帶來不利影響。市場競爭加劇的風險。市場競爭加劇的風險。人形機器人的發展為力傳感器帶來巨大發展機遇，可能吸引越來越多的企業布局，市場有競爭加劇的風險。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 分析師承諾分析師承諾 本報告署名分析師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，報告所采用的數據均來自合法合規渠道，分析邏輯基于分析師的職業理解，通過合理判斷得出結論，獨立、客觀地出具本報告。分析師承諾不曾因，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獲取任何形式的補償。投資評

76、級說明投資評級說明 報告中投資建議所涉及的評級分為公司評級和行業評級（另有說明的除外）。評級標準為報告發布日后 6 個月內的相對市場表現，即：以報告發布日后 6 個月內公司股價（或行業指數）相對同期相關證券市場代表性指數的漲跌幅作為基準。其中：A 股市場以滬深 300 指數為基準，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）為基準；香港市場以恒生指數為基準；美國市場以納斯達克綜合指數或標普 500 指數為基準。公司評級公司評級 買入：未來 6 個月內，個股相對同期相關證券市場代表性指數漲幅在 20%以上 持有：未來 6 個月內，個股相對同期相關證券市場代表性指數漲

77、幅介于 10%與 20%之間 中性：未來 6 個月內，個股相對同期相關證券市場代表性指數漲幅介于-10%與 10%之間 回避：未來 6 個月內，個股相對同期相關證券市場代表性指數漲幅介于-20%與-10%之間 賣出：未來 6 個月內，個股相對同期相關證券市場代表性指數漲幅在-20%以下 行業評級行業評級 強于大市：未來 6 個月內，行業整體回報高于同期相關證券市場代表性指數 5%以上 跟隨大市：未來 6 個月內，行業整體回報介于同期相關證券市場代表性指數-5%與 5%之間 弱于大市：未來 6 個月內，行業整體回報低于同期相關證券市場代表性指數-5%以下 重要聲明重要聲明 西南證券股份有限公司（

78、以下簡稱“本公司”）具有中國證券監督管理委員會核準的證券投資咨詢業務資格。本公司與作者在自身所知情范圍內，與本報告中所評價或推薦的證券不存在法律法規要求披露或采取限制、靜默措施的利益沖突。證券期貨投資者適當性管理辦法于 2017 年 7 月 1 日起正式實施，本報告僅供本公司簽約客戶使用，若您并非本公司簽約客戶，為控制投資風險，請取消接收、訂閱或使用本報告中的任何信息。本公司也不會因接收人收到、閱讀或關注自媒體推送本報告中的內容而視其為客戶。本公司或關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券并進行交易，還可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行或財務顧問服務。本報告中的信息均來源于公開資料，本

79、公司對這些信息的準確性、完整性或可靠性不作任何保證。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、價值及投資收入可升可跌，過往表現不應作為日后的表現依據。在不同時期，本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告，本公司不保證本報告所含信息保持在最新狀態。同時，本公司對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改，投資者應當自行關注相應的更新或修改。本報告僅供參考之用，不構成出售或購買證券或其他投資標的要約或邀請。在任何情況下，本報告中的信息和意見均不構成對任何個人的投資建議。投資者應結合自己的投資目標和財務狀況自行判斷是否采用本報告所

80、載內容和信息并自行承擔風險，本公司及雇員對投資者使用本報告及其內容而造成的一切后果不承擔任何法律責任。本報告及附錄版權為西南證券所須注明出處為“西南證券”，且不得對本報告及附錄進行有悖原意的引用、刪節和修改。未經授權刊載或者轉發本報告及附錄的，本公司將保留向其追究法律責任的權利。人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 西南證券研究發展中心西南證券研究發展中心 上海上海 地址：上海市浦東新區陸家嘴 21 世紀大廈 10 樓 郵編：200120 北京北京 地址：北京市西城區金融大街 35 號國際企業大廈 A 座 8 樓 郵編：100033 深圳深圳 地址：深圳

81、市福田區益田路 6001 號太平金融大廈 22 樓 郵編：518038 重慶重慶 地址：重慶市江北區金沙門路 32 號西南證券總部大樓 21 樓 郵編：400025 西南證券機構銷售團隊西南證券機構銷售團隊 區域區域 姓名姓名 職務職務 座機座機 手機手機 郵箱郵箱 上海上海 蔣詩烽 總經理助理、銷售總監 021-68415309 18621310081 崔露文 銷售副總監 15642960315 15642960315 李煜 高級銷售經理 18801732511 18801732511 田婧雯 高級銷售經理 18817337408 18817337408 張玉梅 銷售經理 189571573

82、30 18957157330 魏曉陽 銷售經理 15026480118 15026480118 歐若詩 銷售經理 18223769969 18223769969 李嘉隆 銷售經理 15800507223 15800507223 龔怡蕓 銷售經理 13524211935 13524211935 孫啟迪 銷售經理 19946297109 19946297109 蔣宇潔 銷售經理 15905851569 15905851569 .c 北京北京 李楊 銷售總監 18601139362 18601139362 張嵐 銷售副總監 18601241803 18601241803 楊薇 資深銷售經理 1565

83、2285702 15652285702 姚航 高級銷售經理 15652026677 15652026677 張鑫 高級銷售經理 15981953220 15981953220 王一菲 高級銷售經理 18040060359 18040060359 人形機器人行業研究報告人形機器人行業研究報告 請務必閱讀正文后的重要聲明部分 王宇飛 高級銷售經理 18500981866 18500981866 馬冰竹 銷售經理 13126590325 13126590325 廣深廣深 鄭龑 廣深銷售負責人 18825189744 18825189744 楊新意 廣深銷售聯席負責人 17628609919 17628609919 龔之涵 高級銷售經理 15808001926 15808001926 楊舉 銷售經理 13668255142 13668255142 陳韻然 銷售經理 18208801355 18208801355 林哲睿 銷售經理 15602268757 15602268757