人形机器人新趋势：触觉、视觉、力觉传感器需求量处于爆发前夜

       本文来自《证券市场周刊》，其创办于1992年3月，是中国最早的专业性证券传媒。《证券市场周刊》是中国最具权威性的证券杂志。被美国期刊协会评为“世界十大财经媒体之一”。

       马斯克在2023年12月发布的Optimus Gen2人形机器人，凸显了新一代机器人在触觉、视觉、力觉等方面都有了很大进步。而A股相关传感器公司目前处于“稀缺状态”，但市场需求正逐渐爆发。

       在智能化时代，传感器已经成为连接虚拟和现实的重要桥梁。据《2023中国智能传感器产业发展报告》预测，全球传感器市场规模2025年将达572.5亿美元，未来3年的年均复合增长率达到11%。报告同时还指出，我国传感器市场到2025年有望达到1795.5亿元。

       此外，2023年9月以来，我国连续出台多个有关机器人发展的政策，特别是《人形机器人创新发展指导意见》是我国人形机器人领域首个顶层设计文件。在市场规模有望大幅增长的前景下，以及政策的大力支持下，A股市场中的传感器概念股，特别是产品在机器人领域应用最多的触觉、视觉、力觉传感器公司，有望获得业绩增厚机会。

       六维力传感器是机器人精准力控的优选方案

       在马斯克展示的视频中，Optimus Gen2人形机器人在步行速度上相比前一代提升30%，且在单腿实现瑜伽动作之外，还能平稳实现90度深蹲。Optimus Gen2实现稳态行走背后，除了减速器的作用，显然与其足部增加六维力传感器有关，其让机器人在触觉反馈方面有了稳步提升。

       六维力传感器又叫六轴力传感器、六分量天平、六轴力/力矩传感器等，作为维度最高的力觉传感器，其实际上就是一种可以同时检测3个力分量和3个力矩分量的力传感器，根据X、Y、Z方向的力分量和力矩分量可以得到合力和合力矩。其相较于一维力、三维力传感器的结构简单，复杂测量环境下容易产生误差相比，六维力传感器体积更小，凭借着全方位感知、灵敏度、精确度高、反馈实时的性能优势，帮助机器人实现柔顺化、智能化控制。

       不过，因起步晚，国内六维力传感器产品的性能距离国际头部企业仍有一定差距，目前以美国ATI为代表的海外企业主导了全球六维力传感器市场，我国的六维力传感器生产企业因受制于维间耦合和标定检测等技术壁垒，仍处于产业早期。公开资料显示，目前我国生产力矩传感器的上市公司主要有柯力传感、中航电测、昊志机电、瀚川智能、八方股份、苏州固锝等。

       对于机器人产业，我国多年来一直不断出台相关政策支持，特别是2023年9月以来，相继出台了《关于组织开展2023年未来产业创新任务揭榜挂帅工作的通知》和《人形机器人创新发展指导意见》，其中，《人形机器人创新发展指导意见》是我国人形机器人领域首个顶层设计文件，其将人形机器人提升到了国家战略高度，这意味着未来2~3年内中国人形机器人产业有望迎来爆发式增长。

       人形机器人未来几年出货量出现爆发式增长，意味着在人形机器人中应用较多的触觉、视觉、力觉传感器的市场增量空间将得到明显提升。据GGII（高工产研）预计，2027年国内市场六维力传感器销量有望突破84000套，复合增长率高达58.64%，其中机器人行业销量有望突破42000套；国内六维力/力矩传感器市场规模将超15亿元，复合增长率高达44.39%。

       中泰证券判断，“如果保守/中性/乐观情况下，2030年人形机器人产量分别约为72万、103万、146万台，单机体使用4个六维力传感器，分布于腕部和踝部，则2030年人形机器人所需的六维力传感器市场规模分别约为72亿元、103亿元、146亿元。”

       在生产六维力传感器的企业中，柯力传感、昊志机电、瀚川智能是明确自己生产的力矩传感包含了六维力传感器，且可用于机器人。目前来看，三者最新总市值分别为92亿元、53亿元、37亿元，隶属中小盘股行列。

       以瀚川智能为例，其于2019年7月登陆科创板，是首批科创板上市公司，是集自动化设备和工业软件一体化的智能制造整体解决方案提供商。2023年12月18日，瀚川智能在上证e互动平台回复投资人问题时表示，“全资子公司苏州瀚海皓星投资管理有限公司于2020年12月投资了坤维科技，持股比例为4.56%。”而坤维科技已成功自主研发量产准度高于0.5%的六维力传感器，目前在国内的市占率超过50%。

       据坤维科技官网信息，公司成立于2018年，是一家致力于提供高精度力觉传感器（六维力传感器）及力控解决方案的高新技术企业。公司主营智能力觉传感器的研发、制造、销售及技术推广，开发面向机器人及其他智能装备行业的力觉传感器产品，为机器人及其它智能装备、工业过程监控、产品质量检测、科研测试测量等领域提供力觉测量解决方案及相关产品。

       昊志机电所拥有的六维力传感器技术目前已被应用在按摩机器人身上。在深交所互动易平台上，昊志机电明确表示，“公司研发的力矩传感器主要用于机器人整机上，作用于末端，识别力和扭矩，目前公司产品已应用于按摩机器人，且已形成批量销售”。同时还指出“公司开发的力矩传感器具有四大特点：（1）6通道模拟信号输入，低噪声仪表放大。（2）18或24位A/D转换，采样率高达1KHz。（3）通信协议：Ethercat、以太网、CAN、R485等多种选择。（4）温度自补偿，零漂蠕变小，结构解耦。”

       柯力传感生产的六维力传感器虽然暂不应用于人形机器人，且尚未实现量产，但公司明确表示，“可用于机器手臂运动与工作载荷监测、曲面研磨抛光、加工中心精雕加工、医疗设备精密测控等。”作为一家市占率多年高踞国内力学传感器行业榜首的企业，人形机器人概念新风潮的崛起，必然让其生产的六维力传感器拥有全新应用场景，进而提升公司基本面。

       柔性触觉传感器强化机器人感知能力

       马斯克发布的Optimus Gen2人形机器人视频显示，其手臂和双手可以像人类一样移动，而且动作精准，甚至能处理鸡蛋等易碎物品，这意味着特斯拉的Optimus Gen2的所有手指已经具备一定的触觉功能了。

       触觉是机器人实现与环境直接作用的必须媒介，其主要任务是为了获取对象与环境信息或为完成某种作业任务而对目标对象、环境相互作用时的一系列物理特征量进行检测或感知。人形机器人未来要想拥有类人触觉，必然要求触觉传感器向着高密度、高灵敏、响应快、多功能、集成化和高性价比发展。

       近年来，随着MEMS技术、新材料、新工艺的发展，触觉传感器开始向柔性化、轻量化、高阵列、高灵敏度的方向发展，以柔性化、轻量化、可扩展、多功能的电子触觉皮肤为代表的柔性触觉传感器成为资本看中的热点，其目前除了在机器人领域有所应用外，已在消费电子、医疗健康、航空航天以及其他人机交互的场景得到较为广泛的应用。

       据QY Research数据，2022年全球柔性触觉传感器约15.3亿美元市场，预计2029年全球柔性触觉传感器市场规模将达到53.2亿美元，2022~2029年CAGR为17.9%，医疗及机器人领域需求为市场增长的主要驱动力。目前来看，Novasentis、Tekscan,Inc.等头部公司2022年占据了全球57.1%的市场份额，而国内企业中，能斯达（汉威科技子公司）、帕西尼传感、力感科技等诸多公司虽然均有柔性传感器生产布局，但仍处于早期阶段，多功能柔性触觉传感技术仍是国内“卡脖子”技术。

       当然，若从柔性电子（包括电子皮肤概念）角度看，A股市场布局其中的相关上市公司并不在少数，比如汉威科技、中航电测、弘信电子、中京电子、深天马A、丹邦科技、敏芯股份、芯动联科、申昊科技等，但这其中，敏芯股份、芯动联科、申昊科技是生产Mems传感器企业，弘信电子生产FPC柔性电路板……真正在公开场合提到自己生产电子皮肤的也只有汉威科技。

       公开资料显示，汉威科技是国内知名的气体传感器及仪表制造商、物联网解决方案提供商，公司构建了相对完整的物联网（IoT）生态圈，形成了“传感器+监测终端+数据采集+空间信息技术+云应用+AI”的系统解决方案，旗下子公司苏州能斯达的柔性微纳传感器目前已在智能机器人领域有明确的应用，并与小米科技、九号科技、深圳科易机器人等积极开展业务合作。

       对于柔性传感器，汉威科技在深交所互动易平台答投资人问时表示，“公司的柔性传感器可以应用于柔性压力、温湿度等感知、反馈及手套、织物、蒙皮等多个场景，未来不排除用于人形机器人领域，但目前尚处于早期研发阶段。”

       相对来说，虽然弘信电子没有明确自己的产品应用于人形机器人，但其却是国内柔性电子第一股，其子公司瑞浒科技在柔性压力传感器领域有一定布局。公司在深交所互动易平台称：“公司控股子公司瑞湖科技在柔性压力传感器、压力感应按键、应变薄膜等领域已形成深厚积累，瑞湖科技的产品已大量应用到消费电子以及智能家居领域。根据瑞湖科技已进行的实验，公司压力传感器具备应用于机器人手部及皮肤等领域的潜力。”

       值得一提的是，在2020年至2023年前三季度期间，弘信电子归母净利润分别同比下滑了56.52%、449.87%、14.95%和119.51%，而同期的汉威科技归母净利润同比表现要明显好很多，分别同比增长298.05%、28.05%、4.94%和-49.82%。从原因看，制造业的不景气是很重要因素。但随着如今经济持续好转，以及人形机器人产业明确要迎来大发展的2024年，电子皮肤需求的增加将让两者基本面得到向好修正。

       3D视觉赋能人形机器人

       Optimus Gen2实现稳态行走，且速度明显更快的背后，除了减速器、六维力传感器作用外，3D视觉成像技术也起到很重要的作用。
       3D视觉成像技术是机器人信息感知的一种最重要的方法，通过使用相关仪器来获取物体的图像数据信息，然后再对获取的数据信息进行分析处理，利用三维重建的相关理论重建出真实环境中物体表面的轮廓信息，让机器人感知周围环境中物体的轮廓和距离，为后续执行指令动作参考使用。

       就目前各大科技公司推出的人形机器人来看，多数产品使用的是3D视觉传感器。其中RGBD及其他各种形式的深度相机被广泛采用，部分方案同时搭配激光雷达使用（Atlas、Digit、远征A1、H1）。只有少数厂家仅使用摄像头作为视觉传感器，比如特斯拉的Optimus人形机器人。

       GGII数据显示，从全球市场来看，2021年全球机器视觉市场规模约为804亿元，同比2020年增长12.15%，预计至2025年该市场规模将超过1200亿元，2022年至2025年复合增长率约为12%；从中国市场来看，2021年中国机器视觉市场规模138.16亿元(该数据未包含自动化集成设备规模)，同比增长46.79%，预计至2025年我国机器视觉市场规模将达到349亿元。

       目前来看，在机器视觉领域，虽然基恩士（日）、康耐视（美）、巴勒斯（德）等为代表的国际厂商占居了主导位置，但近年来，我国机器视觉技术也在不断更新迭代，以海康威视、大恒科技、天准科技为代表的中国本土机器视觉厂商已在核心零部件（工业相机、图像处理软件、光源、镜头、视觉控制系统等）技术与独立软件算法等方面有了很大进步。而A股市场上，目前涉及机器视觉的上市公司就有奥比中光-UW、天准科技、保隆科技、奥普光电、韦尔股份、海康威视、大恒科技等，他们在细分领域中都具有一定的竞争能力。

       以奥比中光-UW为例，其是行业领先的3D视觉感知整体技术方案提供商，已构建起“全栈式技术研发能力+全领域技术路线布局”的3D视觉感知技术体系，在技术纵向上对包括深度引擎芯片、感光芯片、专用光学系统等在内的核心底层技术以及SDK、行业应用算法等全链路技术进行全栈式自主研发，在技术横向上对结构光、iToF、双目、dToF、Lidar、工业三维测量进行全领域布局。目前，公司在机器人视觉领域具有卡位优势，已与云迹、擎朗、普渡、高仙等超过100家机器人客户达成业务合作，与微软、英伟达、地平线等AI巨头共建3D生态。2023年7月6日，公司发布公告，拟定增募资不超过15.05亿元，其中66155.27万元将用于机器人视觉产业技术中台建设项目，84309.44万元将用于3D视觉感知产业智能制造基地建设项目。

       又比如天准科技，专业从事工业视觉装备业务，下游涵盖消费电子、半导体、PCB、光伏、汽车等精密制造领域。2022年，公司的机器视觉系统在国内市场占有率约为18.6%，处于行业领跑者的位置。从公司营收贡献来看，工业视觉类装备为公司主要收入来源，2021~2023年上半年收入占比分别高达96%、96%和93%。公司在上证e互动上表示。“天准科技的底层机器视觉算法及软件完全自主开发，没有采用开源或商用的机器视觉库，成功服务于A客户等多个知名大客户，积累的技术优势确保了公司在工业应用场景中的龙头地位。”而对于目前快速发展人形机器人领域，公司在上证e互动上也表示，“公司正密切关注人形机器人的产业发展，未来将根据行业发展情况择时选择机会展开布局。”

       韦尔股份成立初期的公司业务定位于半导体设计，主要产品包括模拟IC等。2019年公司完成对北京豪威及深圳思比科的收购，二者均为CMOS图像传感器（下称CIS）芯片设计公司，其中豪威为全球CIS份额TOP3的头部公司。借助此次收购，公司成功引入CIS芯片设计业务；2020年公司收购触控显示集成芯片先驱新思科技亚洲区业务，成功进军显示驱动芯片市场。至此公司形成了图像传感、触碰显示、模拟解决“三驾马车”的延展式产品布局。随着人形机器人越来越受关注，公司虽然未明确产品应用到人形机器人，但公司在上证e互动平台上明确表示，“AI视觉对于下一代泛智能生活和工业的技术支撑不言而喻，图像传感器与AI的结合将有助于实现更低功耗的人工智能分析……公司结合全局曝光技术的图像传感器产品能很好的满足机器视觉市场对于图像传感器的参数要求，已在下游客户方案中得到应用。”

       目前来看，与前述两个行业类似，3D视觉领域相关企业在近几年全球制造业低迷环境中未能免俗，基本面多数表现同样不佳，当然就第三季度单季数据看，数据已经开始回暖，附表中所例的12家公司，单季营收均实现环比增长，而单季净利润实现环比增长的也有7家。在12家3D视觉公司中，奥比中光-UW的基本面数据明显好于其它企业，如果公司在2023年推出的定增方案能够落地，即3D视觉感知产业智能制造基地建设项目达产，则将让公司在未来的人形机器人大潮中赢得先机。

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