人形机器人系列深度PPT(四):传感器:人形机器人实现“具身感知”的关键.pdf

1、传感器:人形机器人感知内外部环境的基础,预计产业化成熟后在人形机器人BOM成本中占比合计约22%
人形机器人主要包含四大核心技术模块:环境感知模块、智能Al芯片模块、运动控制模块、操作系统模块。其中环境感知模块主要由负责数据采集与环境认知的传感器构成。根据马斯克2024年1月16日发布的视频,Optimus已可在桌面上进行叠衣服操作,随着人形机器人目标应用场景从工业场景向家庭场景拓展,对人形机器人传感器体系提出更高要求:
(1)力矩传感器:用于关节处测量力矩/扭矩,按照测量维度可分为一至六维力传感器。产业化成熟后,在人形机器人BOM成本中占比约16%;
(2)触觉传感器:用于灵巧手等部位实现触觉反馈,主要有MEMS和柔性电子皮肤两种技术路线。产业化成熟后,在人形机器人BOM成本中占比约3%;
(3)视觉传感器:人形机器人的“眼睛”,利用环境和物体对光的反射来获取及感知信息。产业化成熟后,在人形机器人BOM成本中占比约2%;
(4)惯导IMU:能够测量人形机器人的角速度、加速度。产业化成熟后,在人形机器人BOM成本中占比约1%。
2、市场规模:力矩传感器、视觉传感器、惯导应用场景广泛,触觉传感器仍处于早期发展阶段,人形机器人打开较大增量市场空间目前全球力矩传感器、柔性触觉传感器、视觉传感器、惯导IMU的市场规模分别为589、110、880、43亿元,预计至2030年人形机器人领域增量市场空间分别达333、47、37、23亿元。
3、竞争格局:目前人形机器人领域传感器供应以海外厂商为主,国内企业起步较晚,有望借力人形机器人产业趋势弯道超车
(1)力矩传感器:应变式六维力矩传感器应用较广、壁垒较高,目前国内厂商体量较小。六维联合加载设备是重要设备,应变片和人工成本是降本关键。
(2)触觉传感器:由于应用领域受限、工艺壁垒较高,目前主要以国际生产厂商为主,国内厂商在设计研发、材料研究、批量化生产等方面持续突破。
(3)视觉传感器:基恩士和康耐视作为机器视觉龙头占据超60%的全球市场份额,2021年国内机器视觉企业销售额在1亿以上的企业仅占16.5%。
(4)惯导IMU:2022年BOSCH以33%的市场份额排名第一,ST和TDK分别占比25%和21%,中国IMU市场最大本土厂商为矽睿科技,市占率为2%。
4、投资建议:传感器是人形机器人感知模块的关键,受益于产业化发展提速。
力矩传感器:推荐柯力传感,关注东华测试、中航电测;触觉传感器:关注汉威科技;视觉传感器:关注奥比中光;惯导IMU:推荐华依科技,关注芯动联科等。
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5、风险提示:中美贸易冲突超预期、Al技术迭代不及预期、数据测算偏差风险。传感器一般由敏感元件、微处理器、信号转换电路三部分组成。其中敏感元件是指直接感受测量信息,并输出与被测量信息成确定关系的某一物理量的元件;微处理器是指以敏感元件的输出为输入,把输入数据转化为电路信息的元件;基本转换电路再将电路参数转换成便于测量的电量。
传感器的核心是数据采集,其工作原理是:敏感元件将被测的物理量、化学量转换成相应的电信号,送到信号调制电路中,经过滤波、放大、A/D转换后送达微处理器。微处理器对接收的信号进行计算、存储、数据分析处理后,一方面通过反馈回路对传感器与信号调理电路进行调节,以实现对测量过程的调节和控制;另一方面将处理的结果传送到输出接口,经接口电路处理后按输出格式、界面定制输出数字化的测量结果。

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