>> 華泰證券-工業(yè)行業(yè)專題研究-人形機器人再探討：IMU-231126
| 上傳日期： |
2023/11/26 |
大小： |
508KB |
| 格式： |
pdf 共5頁 |
來源： |
華泰證券 |
| 評級： |
增持 |
作者： |
倪正洋 |
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此報告為加密報告 |
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IMU為人形機器人姿態(tài)控制核心部件之一，單臺需配備多個戰(zhàn)術(shù)級六軸IMU
IMU是實現(xiàn)人形機器人姿態(tài)控制的核心部件之一。廣義IMU包括六軸和九軸等，其中六軸IMU由三個軸向的陀螺儀和三個軸向的加速度計組成，可測量物體在三維空間的角速度和加速度。六軸IMU中MEMSIMU應(yīng)用最廣泛，其核心為MEMS芯片。根據(jù)精度要求，其可分為消費級、戰(zhàn)術(shù)級、導(dǎo)航級和戰(zhàn)略級四類。我們認(rèn)為，單臺人形機器人需配備多個戰(zhàn)術(shù)級六軸IMU。目前高精度MEMSIMU被國外巨頭壟斷，但國內(nèi)部分廠商已突破核心技術(shù)壁壘，國內(nèi)參與主體包括MEMS芯片自主可控的半導(dǎo)體公司、本土消費級MEMS龍頭和Tier1模塊系統(tǒng)集成商等。
廣義IMU包含六軸和九軸等，六軸IMU融合兩種測量結(jié)果
IMU（Inertial Measurement Unit）即慣性測量單元，廣義IMU包含六軸和九軸等，六軸IMU包含三個軸向的陀螺儀和三個軸向的加速度計；九軸IMU在六軸IMU的基礎(chǔ)上，增加了三個軸向的磁力計。其中陀螺儀測量角速度，積分后得到旋轉(zhuǎn)角度；加速度計測量線性加速度，積分后得到速度和位移，同時分解重力加速度到三軸上，得到瞬時角度信息；磁力計用于測量磁場強度，獲取地理方位。六軸IMU中，加速度計獲取速度和位移；旋轉(zhuǎn)角度的獲取需將加速度計和陀螺儀的角度測量結(jié)果相融合，以便精準(zhǔn)獲取物體的姿態(tài)信息，常用的數(shù)據(jù)融合算法包括互補濾波和貝葉斯濾波等。
六軸IMU可滿足人形機器人需求，單臺需配備多個戰(zhàn)術(shù)級IMU
我們認(rèn)為，人形機器人對速度、位移和姿態(tài)/角度等信息需求度高，對地理方位的需求度較低，人形機器人配備六軸IMU即可滿足需求。根據(jù)精度要求，IMU可分為消費級、戰(zhàn)術(shù)級、導(dǎo)航級和戰(zhàn)略級。消費級IMU精度低，價格在百元以內(nèi)，廣泛應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品；戰(zhàn)術(shù)級IMU精度中等，價格在百元和萬元之間，多應(yīng)用于無人駕駛領(lǐng)域；導(dǎo)航和戰(zhàn)略級IMU精度高，價格在萬元以上，主要應(yīng)用于導(dǎo)彈和航天航空。UCLAArtermis機器人在盆骨處配備一個戰(zhàn)術(shù)級IMU，并在頭部和足部各配備一個IMU。我們認(rèn)為，未來單臺人形機器人需配備多個戰(zhàn)術(shù)級六軸IMU。
MEMSIMU應(yīng)用最廣泛，核心壁壘為MEMS芯片
六軸IMU中常用陀螺儀有激光、光纖和MEMS三類，MEMS陀螺儀精度低于前兩者，但體積小，成本低，應(yīng)用最廣泛；常用加速度計是電容式MEMS加速計。MEMSIMU由MEMS陀螺儀和MEMS加速度計組成，產(chǎn)業(yè)鏈上游生產(chǎn)芯片和傳感器組件，中游負(fù)責(zé)模組系統(tǒng)集成，下游應(yīng)用領(lǐng)域為消費電子、無人駕駛和航天航空等。MEMSIMU核心壁壘為MEMS芯片，包括加速度計集成芯片，陀螺儀集成芯片和ASIC芯片（處理信號），其技術(shù)難點在于如何減少誤差和提高精度。
高精度IMU被國外企業(yè)壟斷，供給側(cè)/需求側(cè)共促國產(chǎn)替代
目前高精度IMU基本被博世、ST半導(dǎo)體和ADI等國外企業(yè)壟斷，國產(chǎn)廠商的市占率幾乎為零。我們認(rèn)為，未來國產(chǎn)替代滿足需求端和供給端邏輯：1）供給端：目前國內(nèi)部分企業(yè)已突破核心技術(shù)壁壘，其高性能IMU的MEMS芯片技術(shù)指標(biāo)與國外接近；2）需求端：目前戰(zhàn)術(shù)級IMU單價在百元和萬元間。我們認(rèn)為，人形機器人量產(chǎn)后，需依托國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)降本。國內(nèi)IMU的主要參與者包括三類：高性能MEMS芯片自主可控的半導(dǎo)體公司，本土消費級MEMS龍頭和Tier1模塊系統(tǒng)集成商等。
風(fēng)險提示：IMU性能不及預(yù)期、IMU國產(chǎn)化替代不及預(yù)期、人形機器人通用性不及預(yù)期等。
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