>> 安信證券-機(jī)械行業(yè)力傳感器專題-機(jī)器人系列報告八：智能時代感知系統(tǒng)核心元件-230925
| 上傳日期： |
2023/9/25 |
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| 3413KB |
| 格式： |
pdf 共39頁 |
來源： |
安信證券 |
| 評級： |
領(lǐng)先大市 |
作者： |
郭倩倩 |
| 行業(yè)名稱： |
機(jī)械 |
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研究背景：近年來以人形機(jī)器人為代表的新興應(yīng)用場景逐步出現(xiàn)，隨著對力控要求的增強(qiáng)，機(jī)器人用力傳感器、高精度壓力傳感器的需求日益提升。本文我們概述了力傳感器的工作原理，并圍繞高壁壘品類——六維力傳感器，詳細(xì)闡述其技術(shù)壁壘、應(yīng)用場景及降本空間；同時，通過對比海外龍頭制造商發(fā)展路徑，深入了解六維力傳感器國產(chǎn)替代過程中的潛在挑戰(zhàn)和機(jī)遇，并篩選出具備投資價值的優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)制造企業(yè)。
力傳感器是把力/力矩的量值轉(zhuǎn)換為電信號的零部件。分類方式：①測量原理：可分為應(yīng)變式、壓電式、電容式、光學(xué)式等，其中應(yīng)變式最為常見；②測力維數(shù)：可分為1-6維力傳感器，其中以一維、三維、六維力傳感器最為常見；③輸出方式：可分為模擬傳感器、數(shù)字傳感器；④力的種類：可分為壓力傳感器，稱重傳感器，力矩傳感器等。
2022年中國力傳感器市場規(guī)模約671億元，2022-2025年CAGR預(yù)計達(dá)19.07%。力傳感器下游應(yīng)用廣泛，包括汽車電子、通信電子、消費(fèi)電子、專用設(shè)備等。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2022年我國傳感器市場規(guī)模達(dá)3532億，2025年傳感器市場規(guī)模有望增長至5952億，CAGR達(dá)19.07%。其中，力傳感器市場規(guī)模約671億元，占比19%。此外物聯(lián)網(wǎng)用稱重傳感器，人形機(jī)器人用力傳感器等新興領(lǐng)域亦日漸興起。
六維力傳感器：技術(shù)壁壘高，核心難點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)/算法解耦、標(biāo)定檢測、材料配方等。
(1)機(jī)器人用六維：下游主要為協(xié)作機(jī)器人，人形機(jī)器人有待放量。六維力傳感器可應(yīng)用于汽車測試、航空航天等領(lǐng)域，搭載六維力傳感器的協(xié)作機(jī)器人目前應(yīng)用于工業(yè)打磨、力控裝配、拖動示教、醫(yī)療健康等場景，未來人形機(jī)器人在手腕、腳腕處有望搭載六維力傳感器以釋放廣泛需求。
(2)準(zhǔn)度：六維力傳感器的核心指標(biāo)。影響六維力傳感器測量精度的因素包括：串?dāng)_、滯后、線性、蠕變等，準(zhǔn)度綜合考量了所有因素，衡量了測定值與實(shí)際值的差異，是六維力傳感器的核心指標(biāo)。國內(nèi)大多數(shù)產(chǎn)品準(zhǔn)度可達(dá)到1-5%，國內(nèi)外頂尖企業(yè)可達(dá)到0.5%甚至更高水平。
(3)高精度六維力核心技術(shù)：結(jié)構(gòu)解耦、算法解耦與六維聯(lián)合加載設(shè)備。①結(jié)構(gòu)解耦：通過設(shè)計六維力傳感器的結(jié)構(gòu)降低維間耦合；②算法解耦：建立電信號與待測力、力矩間的正確映射。③六維聯(lián)合加載設(shè)備：經(jīng)過標(biāo)定和檢測以確定模型參數(shù)的非標(biāo)設(shè)備。使用一維加載設(shè)備標(biāo)定的六維力傳感器準(zhǔn)度約為5%，尚不能滿足部分精密力控場景需求。為將準(zhǔn)度提高至0.5%，必須通過六維聯(lián)合加載設(shè)備標(biāo)定和檢測。該設(shè)備為非標(biāo)設(shè)備，主要依靠自主研發(fā)，依賴長時間的工程經(jīng)驗(yàn)。
(4)彈性體材料配方：影響零漂、溫漂等重要精度指標(biāo)。彈性體一般由合金構(gòu)成，其中各個元素的配比對彈形體的溫度敏感性和穩(wěn)定性有較大影響。
人形機(jī)器人放量推動下，六維力傳感器市場規(guī)模有望達(dá)百億級別。特斯拉Optimus預(yù)期單價2萬美元，目前六維力傳感器單價約2萬元，假設(shè)在手腕、腳腕處共使用4個，其價值量占比較高。隨著MEMS技術(shù)的應(yīng)用和下游需求放量、六維力傳感成本有望快速下降。據(jù)測算，人形機(jī)器人年產(chǎn)10/50/100萬臺將為六維力傳感器帶來20/80/100億的市場規(guī)模增量，增長空間廣闊。
2022年傳感器國產(chǎn)化率40%，六維力傳感器國產(chǎn)替代有望加速。中國傳感器研制起步較晚，技術(shù)積累與世界領(lǐng)先水平存在一定差距，當(dāng)前國產(chǎn)化率約40%。國內(nèi)六維力傳感器企業(yè)包括坤維科技、宇立儀器、鑫精誠、藍(lán)點(diǎn)觸控等；海外企業(yè)包括ATI、SCHUNK、Robotiq、OnRobot等。根據(jù)高工機(jī)器人統(tǒng)計，2022年國內(nèi)協(xié)作機(jī)器人六維力傳感器國產(chǎn)化率近80%，銷量TOP1為國內(nèi)龍頭坤維科技，市占率超50%。目前，六維力傳感器國產(chǎn)化難點(diǎn)主要在于技術(shù)壁壘和品牌壁壘，借助國內(nèi)企業(yè)成本優(yōu)勢，有望加速推動國產(chǎn)化
投資建議：從行業(yè)層面來看，國家政策推動疊加價格優(yōu)勢，力傳感器國產(chǎn)替代勢在必行。傳統(tǒng)應(yīng)用替代空間充分，人形機(jī)器人放量進(jìn)一步拉動需求增長。我們認(rèn)為六維力傳感器技術(shù)壁壘高，新玩家進(jìn)場難度大。目前有相關(guān)技術(shù)背景、掌握標(biāo)定設(shè)備研制技術(shù)的玩家更有利于打造自身先發(fā)優(yōu)勢，加速國產(chǎn)替代節(jié)奏。
建議關(guān)注：
【柯力傳感】：深耕應(yīng)變式傳感器領(lǐng)域，國內(nèi)市場占有率達(dá)25%，進(jìn)軍工業(yè)稱重物聯(lián)網(wǎng)，布局起點(diǎn)高。
【漢威科技】：傳感器產(chǎn)品譜系豐富，子公司能斯達(dá)自主研發(fā)柔性壓力傳感器，提供機(jī)器觸覺方案，已與小米等廠商深度合作。
【坤維科技】：航天科研院所技術(shù)積淀，自主研發(fā)六維聯(lián)合加載標(biāo)定設(shè)備，六維力傳感器準(zhǔn)度國內(nèi)領(lǐng)先，國內(nèi)市場銷量領(lǐng)先。
【宇立儀器】：主營多維力傳感器，汽車假人碰撞領(lǐng)域領(lǐng)先品牌，與國際龍頭機(jī)器人企業(yè)廣泛合作。
風(fēng)險提示：宏觀經(jīng)濟(jì)周期性波動風(fēng)險、新興應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度不及預(yù)期、市場競爭加劇影響行業(yè)盈利水平、應(yīng)變片原材料價格波動風(fēng)險、國產(chǎn)替代進(jìn)度不及預(yù)期、測算/假設(shè)不及預(yù)期。
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