文章来源:海通证券《传感器:人形机器人感知核心,六维力、MEMS传感器具发展潜力》 分析师:赵玥炜、毛冠锦
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摘要
感知是人形机器人控制和执行的前提。传感器是一种检测装臵,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。感知层的传感器是软件控制和硬件零部件的桥梁,是物理世界与数字世界的接口, 是实现具身智能的关键。在人形机器人中较为重要的几种传感器有力矩传感器、触觉传感器、IMU、视觉传感器等。 六维力传感器:国产厂商有望借助人形机器人契机实现弯道超车,降本空间较大。
1)六维力/力矩传感器:作为机器人与操作对象交互时测量力/力矩的传感 器,为机器人的力控制和运动控制提供必要的力感知信息,对机器人完成复杂、 精细作业任务,实现柔顺化、智能化操作起到关键作用。
2)市场空间:随着人 形机器人的发展与普及,六维力传感器在人形机器人中的应用有望打开。根据高工机器人产业研究所(GGII)数据显示,2022年中国六维力传感器市场规模为2.39 亿元,同比增长52.04%,预计到2027年,中国六维力传感器市场规模有望超过15亿元,复合增长率超过45%。
3)技术壁垒:六维力传感器的技术壁垒主要体现在复杂的结构设计、精密的制造工艺、高标准的标定校准流程以及先进的数据处理和解耦算法上,目前国内厂商和海外厂商(ATI等)有较大差距,但有望借助人形机器人契机,实现弯道超车。
4)降本空间:海外六维力传感器从几千块钱到几万元、十几万不等,成本主要来自于应变片、人工成本及前期的研发,且多为定制化生产。此外前期投资和维护成本高,也是六维力传感器自动化成本高的重要原因之一。未来随着需求提升,以逐步向半自动化方向发展,六维力传感器成本有望下降的空间较大。
MEMS惯性传感器和压力传感器:有望在人形机器人中发挥重要作用,国内厂商仍有发展潜力。
1) MEMS惯性传感器主要包括陀螺仪、加速度计、IMU等。IMU在人形机器人中的应用至关重要,其提供了关于机器人身体各部位的位臵、 速度、加速度和方向的实时信息,不仅提高了机器人的性能和效率,还增强了其与人类和环境的互动能力。根据Yole,2021年全球MEMS惯性传感器行业 市场规模为35.09亿美元,预计2027年达到49.43亿美元,复合增长率达到6.39%。竞争格局方面,全球MEMS惯性产品市场份额集中在Honeywell、ADI、Northrop Grumman/Litef 等行业巨头手中,CR3合计占有50%以上的份额。
2)MEMS压力传感器在内部压力检测、触觉反馈等方面或扮演重要角色。若MEMS 压力传感器采用柔性材料,便能够实现更加灵活和适应性强的传感解决方案;MEMS工艺也或是实现六维力传感器另一方向,并有望通过自动化生产降低生产成本。MEMS压力传感器市场规模大,海外厂商占据主导。MEMS压力传感 器市场规模从2018年的17.63亿美元增加至2021年的20.04亿美元,预计将于2027年增长至26.24亿美元。竞争格局方面,三大压力MEMS厂商博世、 TE Connectivity 和英飞凌占据约全球50%的市场份额。
报告主要内容
来源:人形机器人洞察研究
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