人形機(jī)器人新趨勢(shì)：觸覺、視覺、力覺傳感器需求量處于爆發(fā)前夜

來源：紅刊財(cái)經(jīng) | 周文萍 本文來自《證券市場(chǎng)周刊》，其創(chuàng)辦于1992年3月，是中國最早的專業(yè)性證券傳媒?！蹲C券市場(chǎng)周刊》是中國最具權(quán)威性的證券雜志。被美國期刊協(xié)會(huì)評(píng)為“世界十大財(cái)經(jīng)媒體之一”。 馬斯克在2023年12月發(fā)布的Optimus Gen2人形機(jī)器人，凸顯了新一代機(jī)器人在觸覺、視覺、力覺等方面都有了很大進(jìn)步。而A股相關(guān)傳感器公司目前處于“稀缺狀態(tài)”，但市場(chǎng)需求正逐漸爆發(fā)。 在智能化時(shí)代，傳感器已經(jīng)成為連接虛擬和現(xiàn)實(shí)的重要橋梁。據(jù)《2023中國智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》預(yù)測(cè)，全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模2025年將達(dá)572.5億美元，未來3年的年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到11%。報(bào)告同時(shí)還指出，我國傳感器市場(chǎng)到2025年有望達(dá)到1795.5億元。 此外，2023年9月以來，我國連續(xù)出臺(tái)多個(gè)有關(guān)機(jī)器人發(fā)展的政策，特別是《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》是我國人形機(jī)器人領(lǐng)域首個(gè)頂層設(shè)計(jì)文件。在市場(chǎng)規(guī)模有望大幅增長(zhǎng)的前景下，以及政策的大力支持下，A股市場(chǎng)中的傳感器概念股，特別是產(chǎn)品在機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用最多的觸覺、視覺、力覺傳感器公司，有望獲得業(yè)績(jī)?cè)龊駲C(jī)會(huì)。

六維力傳感器是機(jī)器人精準(zhǔn)力控的優(yōu)選方案 在馬斯克展示的視頻中，Optimus Gen2人形機(jī)器人在步行速度上相比前一代提升30%，且在單腿實(shí)現(xiàn)瑜伽動(dòng)作之外，還能平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)90度深蹲。Optimus Gen2實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)行走背后，除了減速器的作用，顯然與其足部增加六維力傳感器有關(guān)，其讓機(jī)器人在觸覺反饋方面有了穩(wěn)步提升。 六維力傳感器又叫六軸力傳感器、六分量天平、六軸力/力矩傳感器等，作為維度最高的力覺傳感器，其實(shí)際上就是一種可以同時(shí)檢測(cè)3個(gè)力分量和3個(gè)力矩分量的力傳感器，根據(jù)X、Y、Z方向的力分量和力矩分量可以得到合力和合力矩。其相較于一維力、三維力傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，復(fù)雜測(cè)量環(huán)境下容易產(chǎn)生誤差相比，六維力傳感器體積更小，憑借著全方位感知、靈敏度、精確度高、反饋實(shí)時(shí)的性能優(yōu)勢(shì)，幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)柔順化、智能化控制。 不過，因起步晚，國內(nèi)六維力傳感器產(chǎn)品的性能距離國際頭部企業(yè)仍有一定差距，目前以美國ATI為代表的海外企業(yè)主導(dǎo)了全球六維力傳感器市場(chǎng)，我國的六維力傳感器生產(chǎn)企業(yè)因受制于維間耦合和標(biāo)定檢測(cè)等技術(shù)壁壘，仍處于產(chǎn)業(yè)早期。公開資料顯示，目前我國生產(chǎn)力矩傳感器的上市公司主要有柯力傳感、中航電測(cè)、昊志機(jī)電、瀚川智能、八方股份、蘇州固锝等。

對(duì)于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，我國多年來一直不斷出臺(tái)相關(guān)政策支持，特別是2023年9月以來，相繼出臺(tái)了《關(guān)于組織開展2023年未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新任務(wù)揭榜掛帥工作的通知》和《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》，其中，《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》是我國人形機(jī)器人領(lǐng)域首個(gè)頂層設(shè)計(jì)文件，其將人形機(jī)器人提升到了國家戰(zhàn)略高度，這意味著未來2~3年內(nèi)中國人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有望迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。 人形機(jī)器人未來幾年出貨量出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，意味著在人形機(jī)器人中應(yīng)用較多的觸覺、視覺、力覺傳感器的市場(chǎng)增量空間將得到明顯提升。據(jù)GGII（高工產(chǎn)研）預(yù)計(jì)，2027年國內(nèi)市場(chǎng)六維力傳感器銷量有望突破84000套，復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)58.64%，其中機(jī)器人行業(yè)銷量有望突破42000套；國內(nèi)六維力/力矩傳感器市場(chǎng)規(guī)模將超15億元，復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)44.39%。 中泰證券判斷，“如果保守/中性/樂觀情況下，2030年人形機(jī)器人產(chǎn)量分別約為72萬、103萬、146萬臺(tái)，單機(jī)體使用4個(gè)六維力傳感器，分布于腕部和踝部，則2030年人形機(jī)器人所需的六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模分別約為72億元、103億元、146億元?！? 在生產(chǎn)六維力傳感器的企業(yè)中，柯力傳感、昊志機(jī)電、瀚川智能是明確自己生產(chǎn)的力矩傳感包含了六維力傳感器，且可用于機(jī)器人。目前來看，三者最新總市值分別為92億元、53億元、37億元，隸屬中小盤股行列。 以瀚川智能為例，其于2019年7月登陸科創(chuàng)板，是首批科創(chuàng)板上市公司，是集自動(dòng)化設(shè)備和工業(yè)軟件一體化的智能制造整體解決方案提供商。2023年12月18日，瀚川智能在上證e互動(dòng)平臺(tái)回復(fù)投資人問題時(shí)表示，“全資子公司蘇州瀚海皓星投資管理有限公司于2020年12月投資了坤維科技，持股比例為4.56%。”而坤維科技已成功自主研發(fā)量產(chǎn)準(zhǔn)度高于0.5%的六維力傳感器，目前在國內(nèi)的市占率超過50%。

據(jù)坤維科技官網(wǎng)信息，公司成立于2018年，是一家致力于提供高精度力覺傳感器（六維力傳感器）及力控解決方案的高新技術(shù)企業(yè)。公司主營智能力覺傳感器的研發(fā)、制造、銷售及技術(shù)推廣，開發(fā)面向機(jī)器人及其他智能裝備行業(yè)的力覺傳感器產(chǎn)品，為機(jī)器人及其它智能裝備、工業(yè)過程監(jiān)控、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、科研測(cè)試測(cè)量等領(lǐng)域提供力覺測(cè)量解決方案及相關(guān)產(chǎn)品。 昊志機(jī)電所擁有的六維力傳感器技術(shù)目前已被應(yīng)用在按摩機(jī)器人身上。在深交所互動(dòng)易平臺(tái)上，昊志機(jī)電明確表示，“公司研發(fā)的力矩傳感器主要用于機(jī)器人整機(jī)上，作用于末端，識(shí)別力和扭矩，目前公司產(chǎn)品已應(yīng)用于按摩機(jī)器人，且已形成批量銷售”。同時(shí)還指出“公司開發(fā)的力矩傳感器具有四大特點(diǎn)：（1）6通道模擬信號(hào)輸入，低噪聲儀表放大。（2）18或24位A/D轉(zhuǎn)換，采樣率高達(dá)1KHz。（3）通信協(xié)議：Ethercat、以太網(wǎng)、CAN、R485等多種選擇。（4）溫度自補(bǔ)償，零漂蠕變小，結(jié)構(gòu)解耦?！? 柯力傳感生產(chǎn)的六維力傳感器雖然暫不應(yīng)用于人形機(jī)器人，且尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但公司明確表示，“可用于機(jī)器手臂運(yùn)動(dòng)與工作載荷監(jiān)測(cè)、曲面研磨拋光、加工中心精雕加工、醫(yī)療設(shè)備精密測(cè)控等?！弊鳛橐患沂姓悸识嗄旮呔釃鴥?nèi)力學(xué)傳感器行業(yè)榜首的企業(yè)，人形機(jī)器人概念新風(fēng)潮的崛起，必然讓其生產(chǎn)的六維力傳感器擁有全新應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)而提升公司基本面。

柔性觸覺傳感器強(qiáng)化機(jī)器人感知能力 馬斯克發(fā)布的Optimus Gen2人形機(jī)器人視頻顯示，其手臂和雙手可以像人類一樣移動(dòng)，而且動(dòng)作精準(zhǔn)，甚至能處理雞蛋等易碎物品，這意味著特斯拉的Optimus Gen2的所有手指已經(jīng)具備一定的觸覺功能了。 觸覺是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)與環(huán)境直接作用的必須媒介，其主要任務(wù)是為了獲取對(duì)象與環(huán)境信息或?yàn)橥瓿赡撤N作業(yè)任務(wù)而對(duì)目標(biāo)對(duì)象、環(huán)境相互作用時(shí)的一系列物理特征量進(jìn)行檢測(cè)或感知。人形機(jī)器人未來要想擁有類人觸覺，必然要求觸覺傳感器向著高密度、高靈敏、響應(yīng)快、多功能、集成化和高性價(jià)比發(fā)展。 近年來，隨著MEMS技術(shù)、新材料、新工藝的發(fā)展，觸覺傳感器開始向柔性化、輕量化、高陣列、高靈敏度的方向發(fā)展，以柔性化、輕量化、可擴(kuò)展、多功能的電子觸覺皮膚為代表的柔性觸覺傳感器成為資本看中的熱點(diǎn)，其目前除了在機(jī)器人領(lǐng)域有所應(yīng)用外，已在消費(fèi)電子、醫(yī)療健康、航空航天以及其他人機(jī)交互的場(chǎng)景得到較為廣泛的應(yīng)用。 據(jù)QY Research數(shù)據(jù)，2022年全球柔性觸覺傳感器約15.3億美元市場(chǎng)，預(yù)計(jì)2029年全球柔性觸覺傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到53.2億美元，2022~2029年CAGR為17.9%，醫(yī)療及機(jī)器人領(lǐng)域需求為市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。目前來看，Novasentis、Tekscan,Inc.等頭部公司2022年占據(jù)了全球57.1%的市場(chǎng)份額，而國內(nèi)企業(yè)中，能斯達(dá)（漢威科技子公司）、帕西尼傳感、力感科技等諸多公司雖然均有柔性傳感器生產(chǎn)布局，但仍處于早期階段，多功能柔性觸覺傳感技術(shù)仍是國內(nèi)“卡脖子”技術(shù)。

當(dāng)然，若從柔性電子（包括電子皮膚概念）角度看，A股市場(chǎng)布局其中的相關(guān)上市公司并不在少數(shù)，比如漢威科技、中航電測(cè)、弘信電子、中京電子、深天馬A、丹邦科技、敏芯股份、芯動(dòng)聯(lián)科、申昊科技等，但這其中，敏芯股份、芯動(dòng)聯(lián)科、申昊科技是生產(chǎn)Mems傳感器企業(yè)，弘信電子生產(chǎn)FPC柔性電路板……真正在公開場(chǎng)合提到自己生產(chǎn)電子皮膚的也只有漢威科技。 公開資料顯示，漢威科技是國內(nèi)知名的氣體傳感器及儀表制造商、物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商，公司構(gòu)建了相對(duì)完整的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）生態(tài)圈，形成了“傳感器+監(jiān)測(cè)終端+數(shù)據(jù)采集+空間信息技術(shù)+云應(yīng)用+AI”的系統(tǒng)解決方案，旗下子公司蘇州能斯達(dá)的柔性微納傳感器目前已在智能機(jī)器人領(lǐng)域有明確的應(yīng)用，并與小米科技、九號(hào)科技、深圳科易機(jī)器人等積極開展業(yè)務(wù)合作。 對(duì)于柔性傳感器，漢威科技在深交所互動(dòng)易平臺(tái)答投資人問時(shí)表示，“公司的柔性傳感器可以應(yīng)用于柔性壓力、溫濕度等感知、反饋及手套、織物、蒙皮等多個(gè)場(chǎng)景，未來不排除用于人形機(jī)器人領(lǐng)域，但目前尚處于早期研發(fā)階段。”

相對(duì)來說，雖然弘信電子沒有明確自己的產(chǎn)品應(yīng)用于人形機(jī)器人，但其卻是國內(nèi)柔性電子第一股，其子公司瑞滸科技在柔性壓力傳感器領(lǐng)域有一定布局。公司在深交所互動(dòng)易平臺(tái)稱：“公司控股子公司瑞湖科技在柔性壓力傳感器、壓力感應(yīng)按鍵、應(yīng)變薄膜等領(lǐng)域已形成深厚積累，瑞湖科技的產(chǎn)品已大量應(yīng)用到消費(fèi)電子以及智能家居領(lǐng)域。根據(jù)瑞湖科技已進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，公司壓力傳感器具備應(yīng)用于機(jī)器人手部及皮膚等領(lǐng)域的潛力。” 值得一提的是，在2020年至2023年前三季度期間，弘信電子歸母凈利潤(rùn)分別同比下滑了56.52%、449.87%、14.95%和119.51%，而同期的漢威科技?xì)w母凈利潤(rùn)同比表現(xiàn)要明顯好很多，分別同比增長(zhǎng)298.05%、28.05%、4.94%和-49.82%。從原因看，制造業(yè)的不景氣是很重要因素。但隨著如今經(jīng)濟(jì)持續(xù)好轉(zhuǎn)，以及人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)明確要迎來大發(fā)展的2024年，電子皮膚需求的增加將讓兩者基本面得到向好修正。

3D視覺賦能人形機(jī)器人 Optimus Gen2實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)行走，且速度明顯更快的背后，除了減速器、六維力傳感器作用外，3D視覺成像技術(shù)也起到很重要的作用。 3D視覺成像技術(shù)是機(jī)器人信息感知的一種最重要的方法，通過使用相關(guān)儀器來獲取物體的圖像數(shù)據(jù)信息，然后再對(duì)獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，利用三維重建的相關(guān)理論重建出真實(shí)環(huán)境中物體表面的輪廓信息，讓機(jī)器人感知周圍環(huán)境中物體的輪廓和距離，為后續(xù)執(zhí)行指令動(dòng)作參考使用。 就目前各大科技公司推出的人形機(jī)器人來看，多數(shù)產(chǎn)品使用的是3D視覺傳感器。其中RGBD及其他各種形式的深度相機(jī)被廣泛采用，部分方案同時(shí)搭配激光雷達(dá)使用（Atlas、Digit、遠(yuǎn)征A1、H1）。只有少數(shù)廠家僅使用攝像頭作為視覺傳感器，比如特斯拉的Optimus人形機(jī)器人。 GGII數(shù)據(jù)顯示，從全球市場(chǎng)來看，2021年全球機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模約為804億元，同比2020年增長(zhǎng)12.15%，預(yù)計(jì)至2025年該市場(chǎng)規(guī)模將超過1200億元，2022年至2025年復(fù)合增長(zhǎng)率約為12%；從中國市場(chǎng)來看，2021年中國機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模138.16億元(該數(shù)據(jù)未包含自動(dòng)化集成設(shè)備規(guī)模)，同比增長(zhǎng)46.79%，預(yù)計(jì)至2025年我國機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到349億元。

目前來看，在機(jī)器視覺領(lǐng)域，雖然基恩士（日）、康耐視（美）、巴勒斯（德）等為代表的國際廠商占居了主導(dǎo)位置，但近年來，我國機(jī)器視覺技術(shù)也在不斷更新迭代，以?？低?/u>、大恒科技、天準(zhǔn)科技為代表的中國本土機(jī)器視覺廠商已在核心零部件（工業(yè)相機(jī)、圖像處理軟件、光源、鏡頭、視覺控制系統(tǒng)等）技術(shù)與獨(dú)立軟件算法等方面有了很大進(jìn)步。而A股市場(chǎng)上，目前涉及機(jī)器視覺的上市公司就有奧比中光-UW、天準(zhǔn)科技、保隆科技、奧普光電、韋爾股份、?？低?、大恒科技等，他們?cè)诩?xì)分領(lǐng)域中都具有一定的競(jìng)爭(zhēng)能力。 以奧比中光-UW為例，其是行業(yè)領(lǐng)先的3D視覺感知整體技術(shù)方案提供商，已構(gòu)建起“全棧式技術(shù)研發(fā)能力+全領(lǐng)域技術(shù)路線布局”的3D視覺感知技術(shù)體系，在技術(shù)縱向上對(duì)包括深度引擎芯片、感光芯片、專用光學(xué)系統(tǒng)等在內(nèi)的核心底層技術(shù)以及SDK、行業(yè)應(yīng)用算法等全鏈路技術(shù)進(jìn)行全棧式自主研發(fā)，在技術(shù)橫向上對(duì)結(jié)構(gòu)光、iToF、雙目、dToF、Lidar、工業(yè)三維測(cè)量進(jìn)行全領(lǐng)域布局。目前，公司在機(jī)器人視覺領(lǐng)域具有卡位優(yōu)勢(shì)，已與云跡、擎朗、普渡、高仙等超過100家機(jī)器人客戶達(dá)成業(yè)務(wù)合作，與微軟、英偉達(dá)、地平線等AI巨頭共建3D生態(tài)。2023年7月6日，公司發(fā)布公告，擬定增募資不超過15.05億元，其中66155.27萬元將用于機(jī)器人視覺產(chǎn)業(yè)技術(shù)中臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目，84309.44萬元將用于3D視覺感知產(chǎn)業(yè)智能制造基地建設(shè)項(xiàng)目。 又比如天準(zhǔn)科技，專業(yè)從事工業(yè)視覺裝備業(yè)務(wù)，下游涵蓋消費(fèi)電子、半導(dǎo)體、PCB、光伏、汽車等精密制造領(lǐng)域。2022年，公司的機(jī)器視覺系統(tǒng)在國內(nèi)市場(chǎng)占有率約為18.6%，處于行業(yè)領(lǐng)跑者的位置。從公司營收貢獻(xiàn)來看，工業(yè)視覺類裝備為公司主要收入來源，2021~2023年上半年收入占比分別高達(dá)96%、96%和93%。公司在上證e互動(dòng)上表示?！疤鞙?zhǔn)科技的底層機(jī)器視覺算法及軟件完全自主開發(fā)，沒有采用開源或商用的機(jī)器視覺庫，成功服務(wù)于A客戶等多個(gè)知名大客戶，積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)確保了公司在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中的龍頭地位?！倍鴮?duì)于目前快速發(fā)展人形機(jī)器人領(lǐng)域，公司在上證e互動(dòng)上也表示，“公司正密切關(guān)注人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，未來將根據(jù)行業(yè)發(fā)展情況擇時(shí)選擇機(jī)會(huì)展開布局。”