机械行业机器人系列报告（八）：六维力传感器是高精密力控刚需人形机器人催生新需求

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报告摘要

敬请阅读末页的重要说明 证券研究报告|行业深度报告 2024 年 01 月 16 日 推荐（首次）机器人系列报告（八）中游制造/机械 本篇报告从产品、市场需求、竞争格局、人形机器人的应用等角度分析了六维本篇报告从产品、市场需求、竞争格局、人形机器人的应用等角度分析了六维力/力矩传感器行业。六维力/力矩传感器能够帮助机器人实现精密、复杂操作，力矩传感器能够帮助机器人实现精密、复杂操作，产品本身具有复杂性高、解耦难度大的特点，下游应用广泛，定制化属性明显，产品本身具有复杂性高、解耦难度大的特点，下游应用广泛，定制化属性明显，目前市场空间较小，国内外企业体量均较小。人形机器人有望带来百亿级的增目前市场空间较小，国内外企业体量均较小。人形机器人有望带来百亿级的增量市场，核心需求是量产时产品的一致性和稳定性量市场，核心需求是量产时产品的一致性和稳定性，行业处于发展早期，未来有望持续突破，给予行业“推荐”评级。有望持续突破，给予行业“推荐”评级。六维力/力矩传感器是实现复杂、精密作业的刚需。力矩传感器是实现复杂、精密作业的刚需。六维力/力矩传感器能够同时测量三维空间坐标系（OXYZ）内的三个力（Fx、Fy、Fz）和三个力矩（Mx、My、Mz），是精密度最高的一类力传感器。在复杂、精细作业场景下，机器人末端工具或工件与外界环境的接触力需要被精确地感知，以保证机器人作业质量，此时六维力/力矩传感器成为必不可少的选项。六维力/力矩传感器的主要难点在于解耦难度大。（1）几乎所有多维力传感器都存在不可消除的维间耦合，为了从结构上尽可能降低耦合，往会设计复杂的机械本体结构，导致很难用经典力学知识来建立精确理论模型，给感知系统的建模、信息获取与处理带来困难。（2）部分耦合有非线性的特征，虽然目前已有一系列能有效消除维间耦合的非线性解耦方法（即算法解耦），但往比较复杂，而且计算量很大，所需计算时间较长，给实时检测带来限制。（3）传统的感知系统都基于简化的模型或者设计师的经验来进行设计，各维差异性显著，很难达到精度一致。（4）为进行准确的标定，需要用到六维联合加载设备，六维联合加载设备非标性强，一般是传感器企业自研自产，制造成本昂贵，壁垒高。下游应用广泛，产品定制化属性明显，市场空间较小。产品定制化属性明显，市场空间较小。下游主要包括机器人与自动化，汽车行业，医疗手术和康复领域，航天航空领域等；各个下游所要求的量程、分辨率、精度、温漂等具体性能不同，需要进行针对性的设计研发，因此定制化程度较高。据高工机器人产业研究所（GGII）数据，2022年中国市场六维力传感器销量为 8360 套，其中机器人行业销量达 4840 套。按均价 23 万元，则 2022 年中国六维力传感器市场规模约 2 亿元。单价昂贵是六维力/力矩传感器无法大批量使用的主要原因。竞争格局：国内以初创公司为主，下游侧重点不同，收入体量较小；海外企业主要领先在产品丰富性和项目经验上，覆盖的下游更全面，但整体收入体量也较小，没有拉开难以逾越的差距。人形机器人有望带来百亿增量市场。人形机器人有望带来百亿增量市场。人形机器人中，六维力/力矩传感器主要用在手腕（2 个）、脚腕（2 个）。关节力控主要用一维传感器，其中旋转关节在减速机外部放置一个力矩传感器，直线关节使用一个拉压力传感器，一共需要 28 个。因此，100 万台人形机器人对应的六维力/力矩传感器需求量为4*100 万=400 万套，一维力/力矩传感器需求量为 28*100 万=2800 万套，在这一需求量级下，六维力/力矩传感器的价格有望出现十倍级的下降，原因在于 bom 成本和摊销成本进一步降低、批量生产的标品有可能实现自动化。假 行业规模 占比%股票家数（只）466 9.2 总市值（十亿元）3406.9 4.6 流通市值（十亿元）2782.0 4.3 行业指数%1m 6m 12m 绝对表现-4.0-11.5-2.7 相对表现 0.2 3.0 15.5 资料来源：公司数据、招商证券 相关报告 1、机器人系列报告（五）：人形机器人的前世今生2023-07-24 2、机器人系列报告（六）：高精密直线传动部件，迎来产业化重要机 遇2023-10 3、机器人系列报告（七）：人形机器人旋转执行器技术全梳理2023-11-23 胡小禹 S1090522050002 鄢凡 S1090511060002 梁程加 S1090522060001 王超 S1090514080007 吴洋 S1090523080001 朱艺晴 研究助理 方嘉敏 研