人形機器人行業(yè)專題：新技術(shù)前瞻專題系列(八)傳感器的技術(shù)路徑、競爭格局與產(chǎn)業(yè)重構(gòu)

Q1人形機器人具有哪些傳感器？傳感器是機器人感知物理世界的窗口，也是機器人邁向智能化的基礎(chǔ)。機器人在智能化發(fā)展過程中，不斷對感知、交互、運動和控制等多個模塊提出更高要求，而傳感器在這些模塊中發(fā)揮著重要作用。傳感器感知環(huán)境，獲取關(guān)于周圍世界的信息感知決策微處理器、計算機或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理分析機械臂、雙足或輪子等移動裝置或加熱/制冷設(shè)備等非移動裝置執(zhí)行相關(guān)工作執(zhí)行圖1：傳感器的組成資料來源：知網(wǎng)，東興證券研究所開發(fā)高分辨率和具有多點接觸檢測能力的仿人電子皮膚（觸覺傳感器）推出高靈敏檢測多種氣體的仿生嗅覺傳感器開發(fā)集成高精度仿生眼與類腦處理算法的視覺傳感器推出寬頻響、高靈敏的仿生聽覺傳感器2023年11月2日，工業(yè)和信息化部印發(fā)《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》指出，想要讓機器人智能化、類人化，需要聚焦人形機器人專用傳感器，面向復雜環(huán)境感知需求，突破視、聽、力、嗅等關(guān)鍵技術(shù)，形成人形機器人專用傳感器產(chǎn)品譜系。視覺傳感器是具有圖像采集處理、數(shù)據(jù)傳輸能力的功能專門化嵌入式視覺系統(tǒng)，可實現(xiàn)目標識別定位、尺寸測量、缺陷檢測、條碼識別等功能，其低成本、小型化、開放式接口、簡單易用等優(yōu)點使其成為機器人應(yīng)用的必然發(fā)展趨勢。奧比中光在投資者關(guān)系活動中表示，目前市面上主流的人形機器人視覺方案為使用3D結(jié)構(gòu)光相機、iToF相機或同時使用3D結(jié)構(gòu)光及iToF相機。3D結(jié)構(gòu)光相機方案宇樹的G1以及傅利葉智能的GR-1iToF相機方案全球知名人形機器人公司Sanctuary

AI的Phoenix以及騰訊的小五3D結(jié)構(gòu)光+

iToF星塵智能的S1圖2：奧比中光視覺傳感器體系資料來源：優(yōu)必選官網(wǎng)、東興證券研究所人形機器人的聽覺傳感器主要為麥克風，包括聲音接收器、信號處理器和音頻處理軟件等部分。聲檢測型：主要用于測量距離等。由于超聲波傳感器處理信息簡單、成本低、速度快,廣泛的被應(yīng)用于機器人聽覺傳感器語音識別:建立人和機器之問的對話。通過模式識別技術(shù)識別未知的輸入聲音,通常分為特定話者和非特定話者兩種方式,特定語音識別是預(yù)先提取特定說話者發(fā)音的單詞或音節(jié)的各種特征參數(shù)并記錄在存儲器中,后者為自然語音識別。機器人的聽覺功能通過聽覺傳感器采集聲音信號,經(jīng)聲卡輸人到機器人大腦。機器人擁有了聽覺,就能夠聽懂人類語言,實現(xiàn)語音的人工識別和理解圖3：優(yōu)必選人形機器人技術(shù)2014年 2016年 2017年 22024年資料來源：坤維科技公眾號、東興證券研究所資料來源：機器人技術(shù)與應(yīng)用公眾號、東興證券研究所圖4：坤維科技力傳感器人形機器人的力傳感器主要為力矩傳感器，其可以在各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機械部件上對扭轉(zhuǎn)力矩感知進行檢測，將扭力的物理變化轉(zhuǎn)化為精確電信號的一種傳感器，為機器人的力控和運動控制提供了力感信息，從而對完成一些復雜、精細的作業(yè)，實現(xiàn)機器人智能化其著重要作用。圖5：力傳感器分類020年2014年 2016年資料來源：帕西尼官網(wǎng)、東興證券研究所大多被排列成矩陣組成陣列觸覺傳感器，空間分辨率可達毫米級，接近人類的皮膚，因而被稱為“電子皮膚”?？筛采w于人形機器人三維載體表面，實現(xiàn)與環(huán)境接觸力、溫度、濕度、震動、材質(zhì)、軟硬等特性的檢測，是人形機器人實現(xiàn)類人觸覺的關(guān)鍵。限于批量化生產(chǎn)技術(shù)的限制，柔性觸覺傳感器/電子皮膚仍處于起步階段，且國內(nèi)廠商柔性觸覺傳感器產(chǎn)品性能與國外存在一定差距，主要應(yīng)用在消費電子領(lǐng)域，在人形機器人領(lǐng)域的應(yīng)用處于驗證階段。代表廠商如帕西尼亦推出了多維觸覺傳感器、消費級觸覺傳感器、觸覺靈巧手等相關(guān)產(chǎn)品。圖6：帕西尼多維觸覺人形機器人2017年

圖7：帕西尼多維觸覺手MEMS傳感器是一種集成了微型機械、電路、傳感器及控制器的復雜系統(tǒng),

具備微米甚至納米級尺寸,

在靈敏度、響應(yīng)速度、尺寸和成本方面具有獨特優(yōu)勢。MEMS傳感器廣泛應(yīng)用于壓力、溫度、加速度、角速度、力、扭矩和流量等物理量的測量,

并在汽車、電子、工業(yè)自動化及機器人等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在機器人領(lǐng)域,

MEMS傳感器具有至關(guān)重要的作用。圖8：MEMS傳感器再人性機器人產(chǎn)品的應(yīng)用資料來源：MEMS、東興證券研究所Q2人形機器人大概需要多少傳感器?以特斯拉的人形機器人為例，一臺人形機器人需要1套視覺傳感器、1套位置傳感器、14個一維力矩傳感器、14個一維壓力傳感器、

4個六維力矩傳感器、10個MEMS（Micro-Electro-Mechanical

System，微機電系統(tǒng)）觸覺傳感器（手指部位）、1套薄膜傳感器。目前傳感器方面的整體趨勢是向多維度、高精度、高集成度、高延展性方向發(fā)展，高維力矩傳感器和高維觸覺傳感器是傳感器方面的當前研究重點。傳感器成本占比約為30。以特斯拉Optimus為例，當前整體BOM成本為42.08萬元，傳感器是價值占比最大的環(huán)節(jié)，成本達12.86萬元，占比約為30。圖9：特斯拉人形機器人資料來源：珠海先進集成電路研究院、東興證券研究所Q3人形機器人傳感器具有哪些機遇與挑戰(zhàn)?《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》文件指出，人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術(shù)，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品，發(fā)展?jié)摿Υ?、?yīng)用前景廣，是未來產(chǎn)業(yè)的新賽道。2027年人形機器人技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提升，形成安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系構(gòu)建具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)

生態(tài)，綜合實力達到世界先進水平產(chǎn)業(yè)加速實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)

展，應(yīng)用場景更加豐富，相關(guān)產(chǎn)品深度融入實體經(jīng)濟，成為重要的經(jīng)濟增長新引擎2025年人形機器人創(chuàng)新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破，確保核心部組件安全有效供給。整機產(chǎn)品達到國際先進水平，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)，在

特種、制造、民生服務(wù)等場景得到示范應(yīng)用，探索形成有效

的治理機制和手段。培育2-3家有全球影響力的生態(tài)型企業(yè)和一批專精特新中小企業(yè)，打造2-3個產(chǎn)業(yè)發(fā)展集聚區(qū)，孕育開拓一批新業(yè)務(wù)、新模式、新業(yè)態(tài)。力傳感器觸覺傳感器MEMS傳感器到2025年，完成人形機器人系列化力傳感器的設(shè)計與制造，滿足驅(qū)動關(guān)節(jié)、手指、足底等肢體末端力測量需要，并在人形機器人上開展實際應(yīng)用。傳感器采用低成本、高性能的設(shè)計，精度達到0.5

FS，響應(yīng)時間優(yōu)于0.03s，具有智能信息采集與處理能力，提升力傳感器的智能化水平。到2025年，完成高性能、低成本的MEMS傳感器研制，具有較強的抗振動和抖動性能，俯仰角和橫滾角靜態(tài)精度為0.1°，零偏穩(wěn)定性（1σ，10s平滑）不低于0.3°/h，MEMS姿態(tài)傳感器具有強的魯棒性和智能穩(wěn)定算法。到2025年，完成小體積高可靠性高穩(wěn)定性的手部觸覺傳感器研制，實現(xiàn)指尖、指腹和掌面部位傳感器陣列密度1mm×1mm（厚度≤0.3mm）；力檢測范圍0.1N/cm2~240N/cm2(10g/cm2~24kg/cm2)±5；最小檢測力10g。傳感器作為現(xiàn)代信息技術(shù)的支柱之一，各國都投入大量資源予以支持。其中，美國、日本、德國的市場份額合計占到近七成，而我國起步較晚、技術(shù)積累有限，與世界領(lǐng)先水平存在一定差距。但近年來，國家出臺了一系列政策支持國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，政策重點聚焦在加快推進基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)算法、裝備材料等研發(fā)突破與迭代應(yīng)用。在此大背景下，中國消費類電子的傳感器，在市場的拉動下已經(jīng)有了很大的進步。在工業(yè)領(lǐng)域，部分領(lǐng)域已有成功的“國產(chǎn)替代”案例和經(jīng)驗。但高端產(chǎn)品目前卡脖子情況仍較為嚴重，國產(chǎn)替代之路任重道遠，但在市場、政策、技術(shù)的多重催化下有望加速前行。國產(chǎn)替代任重道遠安全與隱私問題硬件未標準化算法存在路徑分歧數(shù)據(jù)收集在不同場景中割裂非標混亂的生態(tài)亟需調(diào)整核心技術(shù)亟待突破和創(chuàng)新融合化高性能化低成本化微型化法規(guī)與倫理挑戰(zhàn)法規(guī)制定與更新機器人權(quán)利與責任人工智能偏見與歧視系統(tǒng)安全個人隱私保護物理安全數(shù)據(jù)泄露風險隨著行業(yè)集中度正逐步提高，眾多小規(guī)模企業(yè)因技術(shù)落后、制造水平低下、資金鏈緊張等問題，預(yù)計在日益激烈的市場競爭中將逐步被淘汰或者通過被行業(yè)同行投資并購，從而進一步提升行業(yè)集中度。產(chǎn)業(yè)特點品類多單一傳感器產(chǎn)值低產(chǎn)出慢價值大壁壘高下游應(yīng)用商資源可復用融合發(fā)展，投資并購人形機器人的發(fā)展仍處于快速迭代過程中，并未形成定型化和標準化，目前整個行業(yè)都處于向前發(fā)展的過程中。在國際上，全球傳感器廠商超6500家，而2017-2021年全球傳感器產(chǎn)業(yè)有超過200家公司被行業(yè)巨頭收購。在國內(nèi)，傳感器行業(yè)以中小企業(yè)為主，整體實力較弱，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，競爭格局呈現(xiàn)小而散狀態(tài)。Q4MEMS傳感器全球市場規(guī)模以及競爭格局是怎樣的？資料來源：高工咨詢中國人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍皮書，東興證券研究所通過測算人形機器人在不同領(lǐng)域的滲透率，GGII預(yù)測，2024年全球人形機器人市場規(guī)模為10.17億美元，到2030年全球人形機器人市場規(guī)模將達到150億美元，2024-2030年CAGR將超過56，全球人形機器人銷量將從1.19萬臺增長至60.57萬臺。中國在人形機器人賽道的年均增速將高于全球平均水平，2024

年中國人形機器人市場規(guī)模為21.58億元，到2030年將達到近380億元，2024-2030年CAGR將超過61，中國人形機器人銷量將從

0.40

萬臺左右增長至

27.12

萬臺。圖10：全球人形機器人均價與市場規(guī)模圖11：中國人形機器人均價與市場規(guī)模圖12：人形機器人銷量圖13：全球智能傳感器市場規(guī)模資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院，東興證券研究所圖14：中國智能傳感器市場規(guī)模中國作為全球最大的電子市場之一，智能傳感器的市場規(guī)模也在不斷擴大。2023年中國智能傳感器市場規(guī)模為1336.2億元，近五年年均復合增長率達15.96，高于全球水平。中商產(chǎn)業(yè)研究院分預(yù)測，2024年中國智能傳感器市場規(guī)模將達到1551.2億元。全球MEMS傳感器代表性企業(yè)主要包括博世、博通、TDK、Qorvo、惠普、意法半導體、Texas

Instruments（德州儀器）、Skyworks、Honeywell（霍尼韋爾）、Canon（佳能）等。國內(nèi)MEMS行業(yè)正處于“規(guī)模擴張”向“質(zhì)量升級”轉(zhuǎn)型期。國內(nèi)MEMS行業(yè)近年來快速發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴張上都得到了快速提升，產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境持續(xù)改善，但由于MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)起步較晚，尚未形成產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)，行業(yè)基礎(chǔ)、人才儲備、技術(shù)積累、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、工藝配套等方面有待提升，與國外的領(lǐng)先企業(yè)相比仍存在差距。在MEMS傳感器行業(yè)面臨全球范圍內(nèi)充分競爭的背景下。目前在MEMS傳感器市場上主要企業(yè)有芯動聯(lián)科、豪威集團、歌爾微電子、瑞聲科技、華潤微等。芯動聯(lián)科公司主營業(yè)務(wù)為高性能硅基MEMS慣性傳感器的研發(fā)、測試與銷售豪威集團公司是全球排名前列的中國半導體設(shè)計公司，致力于提供傳感器解決方案、模擬解決方案和觸屏與顯示解決方案，為客戶提供更好的產(chǎn)品與服務(wù)。歌爾微電子企業(yè)是一家MEMS系列產(chǎn)品生產(chǎn)商，主要產(chǎn)品為MEMS麥克風、壓力傳感器。瑞聲科技企業(yè)是一家MEMS系列產(chǎn)品生產(chǎn)商，主要產(chǎn)品為MEMS麥克風、壓力傳感器。華潤微華潤微是中國領(lǐng)先的擁有芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試等全產(chǎn)業(yè)鏈一體化經(jīng)營能力的半導體企業(yè)，主要生產(chǎn)加速度計、磁力計。敏芯股份公司是一家專業(yè)從事微電子機械系統(tǒng)傳感器研發(fā)設(shè)計的企業(yè)，公司主要有MEMS麥克風、MEMS壓力傳感器和MEMS慣性傳感器三大產(chǎn)品線。美泰電子企業(yè)主要生產(chǎn)慣性傳感器、RF

MEMS。納芯微企業(yè)是一家高性能高可靠性模擬及混合信號芯片公司，主要生產(chǎn)壓力傳感器矽?？萍嘉？萍际且患襇EMS智能傳感器平臺公司，它專注于通過MEMS智能傳感器，為用戶提供智能應(yīng)用方案和服務(wù)。西人馬西人馬是一家芯片IDM公司，具備芯片和傳感器材料合成、設(shè)計、制造封裝和測試全方位能力。明縞傳感企業(yè)主要從事MEMS傳感器的研發(fā)、設(shè)計和生產(chǎn)，并提供相關(guān)技術(shù)服務(wù)。。表1：中國MEMS市場主要競爭企業(yè)資料來源：智研咨詢、東興證券研究所2025年中國MEMS傳感器行業(yè)市場規(guī)模有望達到1550.37億元。中國MEMS傳感器行業(yè)市場規(guī)模預(yù)測中國MENS傳感器市場的起步和發(fā)展與中國3C產(chǎn)品（包括計算機、通信和消費類電子產(chǎn)品）及汽車電子產(chǎn)品保持快速增長、全球電子整機產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。近年來，隨著消費電子、汽車電子產(chǎn)品等下游行業(yè)的快速發(fā)展，我國MEMS傳感器市場需求旺盛，歷年持續(xù)保持快速增長，同時伴隨人形機器人產(chǎn)業(yè)正加速發(fā)展，2031年中國MEMS傳感器行業(yè)市場規(guī)模有望達到2583.76億元。資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院，東興證券研究所599.1275.3圖15：2023年中國MEMS傳感器市場規(guī)模示意（億元）94108.7消費電子市場規(guī)模汽車電子市場規(guī)模工業(yè)電子市場規(guī)模生物醫(yī)療市場規(guī)模圖16：2025-2031年中國MEMS傳感器市場規(guī)模預(yù)測（億元）Q5人形機器人MEMS傳感器有哪些相關(guān)的投資標的？開發(fā)出世界上最小的電阻應(yīng)變式六維力傳感器，傳感器直徑僅9.5mm，感知精度可達

0.01N和0.001N.m。成功開發(fā)了

IP67

防護級別的六維力傳感器，該傳感器在高防護性能下而不損失傳感器的性能和分辨率，使得六維力傳感器不懼在潮濕環(huán)境及水下被使用資料來源：鑫精誠傳感器官網(wǎng)，東興證券研究所2024高工人形機器人年會上，作為人形機器人國產(chǎn)核心零部件品牌商，坤維展示了人形機器人方向的力傳感器產(chǎn)品。其中包括機器人腕部、踝部六維力傳感器、機器人關(guān)節(jié)扭矩傳感器及指端壓力傳感器。目前，坤維高精度機器人智能六維力傳感器已為多個人形機器人品牌提供定制化力控解決方案。圖17：坤維科技獲獎資料來源：坤維科技公眾號，東興證券研究所圖18：鑫精誠最小六維力傳感器柯力傳感連續(xù)

14

年保持力學傳感器國內(nèi)市場占有率第一，六維力/力矩傳感器已完成人形機器人手腕、腳腕，工業(yè)臂、協(xié)作臂末端的產(chǎn)品系列開發(fā)，掌握了結(jié)構(gòu)解耦、算法解耦、高速采樣通訊等技術(shù)要點，并已給多家國內(nèi)協(xié)作機器人、人形機器人客戶送樣，通過自研和外延式投資并購，布局力學、電量、光纖測溫、氣體、流量、光幕等十多種傳感器資料來源：公司官網(wǎng)，東興證券研究所漢威科技已經(jīng)構(gòu)建了穩(wěn)定的納米敏感材料體系，掌握了柔性壓阻、柔性壓電、柔性電容、柔性汗液四大核心技術(shù)，由其研發(fā)的柔性微納傳感器是一種基于高靈敏柔性納米敏感材料實現(xiàn)具有人類皮膚感知功能的超薄柔性電子傳感器件，實現(xiàn)了在消費電子、健康醫(yī)療、IOT等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)中的廣泛應(yīng)用帕西尼開發(fā)了業(yè)內(nèi)首款多維觸覺+AI視覺雙模態(tài)靈巧手DexH13，靈活運動，輕松實現(xiàn)精細化操作。人形機器人TORA-ONE的雙臂集成了近2000個自研的ITPU多維觸覺傳感單元，能夠?qū)崿F(xiàn)對物體的精準識別和抓取。采用的VTLA-Model視觸覺多模態(tài)感知模型，使得TORA-ONE能夠?qū)崿F(xiàn)對物體6D位姿的識別與抓取，進一步提升了其操作精度和效率資料來源：各公司官網(wǎng)、公眾號，東興證券研究所圖20：人形機器人TORA-ONE圖19：帕西尼靈巧手DexH13資料來源：帕西尼官網(wǎng)，東興證券研究所公司利用多年深耕汽車傳感器業(yè)務(wù)的優(yōu)勢，切入機器人傳感器賽道，通過并購+自主研發(fā)等方式布局磁編碼器、MEMS壓力傳感器、六維力矩傳感器等多款傳感器，部分產(chǎn)品將逐步送樣各人形機器人企業(yè)。目前公司已有車規(guī)級MEMS壓力芯片和硅應(yīng)變計的自主設(shè)計及封裝測試的能力，尋求從玻璃微熔MSG高壓壓力傳感器向六維力矩傳感器延展的研發(fā)突破。公司是目前國內(nèi)唯一自產(chǎn)力傳感芯片的公司，可以和公司的力傳感器高度擬合，公司下屬芯片公司與傳感器部門高度協(xié)同，具有領(lǐng)先的設(shè)計和成本優(yōu)勢。目前公司下屬子公司盛美芯車規(guī)級MEMS壓力芯片已實現(xiàn)量產(chǎn)縣已有小批量供貨，能應(yīng)用于人形機器人領(lǐng)域。深圳安培龍現(xiàn)已組建了專門的力傳感器研發(fā)團隊，主要聚焦于機器人力控傳感器的研發(fā)，并已在積極布局相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究、市場拓展以及專利申請。截至目前，公司用于機器人場景的單向力傳感器及力矩傳感器已開發(fā)完成，正在進行客戶技術(shù)對接及樣品交付驗證中。公司六維力傳感器目前正處于樣品研發(fā)的階段，尚未實現(xiàn)交付。公司管理層會密切關(guān)注人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)，積極評估市場需求，持續(xù)加大研發(fā)投入，為機器人行業(yè)提供安全、可靠的力傳感器產(chǎn)品及解決方案，滿足下游用戶需求資料來源：各公司官網(wǎng)、東興證券研究所圖21：安培龍曲軸箱通風壓力傳感器（左） 圖22：安培龍壓差壓力傳感器（右）蘇州固锝旗下的蘇州明皓前身為美國明銳光電，在MEMS-CMOS三維集成制造方面擁有130余項專利，IMU產(chǎn)品性能指標國內(nèi)領(lǐng)先，已實現(xiàn)頭部機器人廠商送樣，實現(xiàn)小批量量產(chǎn)，有望成為除三花、拓普、鳴志外的第四個tier1廠商。公司2024上半年推出的Gemini

335和336系列全場景雙目3D相機，兼顧高可靠性、高性能、高性價比和易用性，能夠在不同光照條件和復雜多變的動態(tài)環(huán)境中穩(wěn)定輸出高質(zhì)量深度數(shù)據(jù)，可滿足各類人形機器人在室內(nèi)外復雜場景下執(zhí)行視覺應(yīng)用。目前公司已就相關(guān)產(chǎn)品/方案與部分人形機器人客戶進行適配，并持續(xù)提升技術(shù)研發(fā)及運營效率，以期不斷提高在人形機器人等新興場景的市場占有率資料來源：各公司官網(wǎng)、公眾號，東興證券研究所資料來源：奧比中光官網(wǎng)，東興證券研究所在

AIoT

的百行百業(yè)中，以機器視覺和汽車電子作為公司

AIoT

的核心支柱產(chǎn)業(yè)，2024上半年正式推出

RK3576

并完成

RV1103B/C

的設(shè)計工作，進一步完善了機器視覺領(lǐng)域不同性能產(chǎn)品的梯隊布局。同時，公司結(jié)合自研

AI

ISP、超級編碼、全時錄像（AOV）、預(yù)錄（pre-roll）