机械行业力传感器专题：机器人系列报告八，智能时代感知系统核心元件-20230925-安信证券-39页_2mb

力传感器专题：智能时代感知系统核心元件——机器人系列报告八

核心内容概述

力传感器是将力或力矩转换为电信号的零部件，广泛应用于机器人、汽车电子、消费电子、专用设备等领域。六维力传感器作为高精度力控的关键元件，技术壁垒高，应用场景广泛，未来市场增长空间巨大。随着人形机器人市场的发展，六维力传感器有望实现规模化应用，并推动国产替代进程。

主要观点与关键信息

1. 力传感器分类

• 按测量原理：应变式、压电式、电容式、光学式。
• 按测力维数：一维、三维、六维，其中六维力传感器在精密控制场景中应用广泛。
• 按输出方式：模拟传感器与数字传感器。
• 按力的种类：压力传感器、称重传感器、力矩传感器等。

2. 市场规模与发展趋势

• 2022年中国力传感器市场规模约671亿元，占整体传感器市场的19%。
• 中国传感器市场规模达3532亿元，预计2025年将增长至5952亿元，CAGR为19.07%。
• 六维力传感器市场规模较小，但成长性强。2022年中国六维力传感器销量为8360套，预计2026年市场规模可达6亿元。

3. 六维力传感器技术难点与核心指标

• 核心指标：准度（综合衡量测量值与实际值的差异）和串扰（不同方向力/力矩间的耦合干扰）。
• 技术难点：
  • 降低非线性力学耦合干扰，需结合结构解耦、算法解耦与六维联合加载设备。
  • 降低零漂与温漂，关键在于弹性体材料配方。

4. 国产替代现状与前景

• 国产化率：整体传感器国产化率约40%，六维力传感器国产化率近80%。
• 国内企业：包括坤维科技、宇立仪器、鑫精诚、蓝点触控等。
• 海外企业：包括ATI、SCHUNK、Robotiq、OnRobot等。
• 国内企业优势：成本优势明显，具备自研六维联合加载设备的能力。
• 挑战：国内企业在技术与品牌方面仍与国际龙头存在差距。

5. 人形机器人对六维力传感器的推动作用

• 需求驱动：人形机器人预计在手腕和脚腕处使用4个六维力传感器，预计单价为2万美元。
• 市场预测：若人形机器人销量达10/50/100万台，六维力传感器市场规模分别为20/80/100亿元。
• 发展动力：人口老龄化、劳动力成本上升，推动机器人替代需求。

6. MEMS技术助力降本

• 应变片成本：MEMS技术可大幅降低应变片成本，硅应变片单片成本不到1元，48片成本不到40元。
• 六维力传感器成本：随着MEMS技术的普及，六维力传感器成本有望快速下降。

应用场景

• 工业打磨：六维力传感器可提升打磨精度与安全性。
• 汽车测试：用于碰撞测试，检测假人受力情况。
• 力控装配：实现柔顺、精准装配。
• 拖动示教：简化编程流程，提高效率。
• 医疗健康：提升手术机器人安全性与精准度。
• 航空航天：用于飞行器空气动力学特性测量。

投资建议与关注企业

• 投资建议：国家政策支持、技术积累与成本优势推动六维力传感器国产替代，建议关注具备技术实力与市场竞争力的企业。
• 重点关注公司：
  • 柯力传感：深耕应变式传感器，布局机器人领域。
  • 汉威科技：提供柔性压力传感器，与小米等厂商合作。
  • 坤维科技：自主研发六维联合加载标定设备，六维力传感器准度国内领先。
  • 宇立仪器：在汽车碰撞测试领域有领先优势。

风险提示

• 宏观经济周期性波动。
• 新兴应用产业化进度不及预期。
• 市场竞争加剧，影响行业盈利水平。
• 应变片原材料价格波动。
• 国产替代进度不及预期。
• 测算与假设存在偏差。

结论

六维力传感器作为机器人高精度力控的核心元件，技术壁垒高，市场需求旺盛，尤其在人形机器人领域。随着MEMS技术的应用与国产化率的提升，六维力传感器有望实现快速降本和广泛普及，成为智能时代的重要组成部分。