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电子行业深度报告：从智驾到具身智能——感官

核心内容概览

本报告聚焦于机器人系统的“多模态感知融合”技术，分析其在人形机器人发展中的关键作用。机器人系统由六大子系统组成，其中感知子系统作为“智能化”的起点，通过多种传感器采集环境与自身状态数据，为后续决策与执行提供基础输入。传感器分为内部（Proprioceptive）和外部（Exteroceptive）两类，分别用于反馈机器人自身状态和感知外部环境。

主要观点

• 感知子系统的重要性：感知系统是机器人智能化的基础，决定其对环境的感知深度与精度。传感器的性能直接影响机器人的智能化水平。
• 多模态融合算法是关键瓶颈：目前主流融合方法包括数据级（早融合）、特征级（深度融合）和决策级（晚融合），其中特征级融合因在深度学习架构中能有效整合多模态信息，已成为现代机器人系统最常用的方式。
• 技术发展与市场增长：随着人形机器人、自动驾驶等技术的发展，传感器市场持续扩张，尤其是视觉传感器、雷达、IMU、力/力矩传感器等，均呈现快速增长趋势。
• 国内企业逐步崛起：尽管国外企业在工业相机、CMOS图像传感器、激光雷达等领域占据主导地位，但国内企业如凌云光、速腾聚创、芯动联科、安培龙等正在加速追赶，逐步在关键领域实现国产替代。

关键信息

机器人六大子系统

1. 感知子系统：采集环境和自身状态数据。
2. 定位与建图子系统：基于感知数据进行环境地图构建与自身定位。
3. 决策与规划子系统：进行路径规划、行为决策等。
4. 运动控制子系统：将规划轨迹转换为控制指令。
5. 执行器/驱动子系统：执行具体动作，如机械臂操作。
6. 人机交互与通信子系统：支持与用户或外部系统的交互与通信。

传感器分类与功能

• 内部传感器：包括IMU、关节编码器、力/扭矩传感器，用于感知自身状态。
• 外部传感器：包括视觉传感器、雷达、触觉传感器、麦克风阵列等，用于感知外部环境。

多模态融合方法

• 数据级融合：将原始数据对齐并合并，如MV3D-Net。
• 特征级融合：在深度学习网络中融合不同传感器的特征，如MVX-Net。
• 决策级融合：结合不同传感器的输出进行决策，如百度Apollo系统。

传感器市场前景

• 3D视觉感知：2022年市场规模约82亿美元，预计2022-2030年CAGR为13.2%。
• 六维力矩传感器：预计2030年市场规模达143.3亿元。
• 柔性触觉传感器：2022年全球市场规模约15.3亿美元，预计2022-2029年CAGR为17.9%。
• CMOS图像传感器：2023年全球市场规模为218亿美元，预计2023-2029年CAGR为4.7%；中国CIS市场增长更快，CAGR为11%。
• 激光雷达：全球机器人激光雷达市场规模预计从2022年的82亿元增长至2030年的2162亿元，CAGR达50.6%。
• 毫米波雷达：2021年中国市场规模为69亿元，预计2026年接近200亿元。

投资建议

建议关注以下企业：

• 视觉传感器：凌云光
• 激光雷达：速腾聚创
• IMU：芯动联科、敏芯股份、睿创微纳
• 力传感器：安培龙、柯力传感

风险提示

• 人形机器人发展不及预期
• 传感器市场竞争加剧
• 技术方案迭代可能影响传感系统稳定性
• 传感器市场增长不及预期

附录：图表与数据

图表目录

• 图1：各种人形机器人
• 图2：机器人组成原理图
• 图3：多模态融合方法框图
• 图4：MV3D-Net原理图
• 图5：MVX-Net原理图
• 图6：Apollo系统框架图
• 图7：Tesla Optimus
• 图8：宇树机器人
• 图9：机器视觉核心部件关系
• 图10：工业相机示意图
• 图11：图像采集卡示意图
• 图12：CMOS图像传感器示意图
• 图13：CMOS图像传感器市场规模
• 图14：前照式/背照式CMOS图像传感器剖面图
• 图15：堆栈式CMOS图像传感器结构图
• 图16：激光雷达原理图
• 图17：全球机器人雷达激光解决方案市场规模
• 图18：全球毫米波雷达竞争格局
• 图19：IMU竞争格局

表格目录

• 表1：人形机器人发展历程
• 表2：决定智能化水平的是“大脑”和“器官”
• 表3：人类感觉与传感器对比
• 表4：人类感觉与传感器对比（续）
• 表5：机器视觉与人类视觉对比
• 表6：工业相机细分市场空间测算
• 表7：工业相机竞争格局
• 表8：2021年中国机器视觉工业相机排名
• 表9：CMOS不同参数产品应用领域
• 表10：图像传感器主要参数
• 表11：雷达与摄像头对比
• 表12：激光雷达分类
• 表13：三种主流编码器简介
• 表14：三种基本传动结构
• 表15：各种机器人所用的CPU
• 表16：两种通信总线
• 表17：RV减速器和谐波减速器在工业机器人端对比
• 表18：RV减速器和谐波减速器技术指标对比
• 表19：国内外减速器公司简介

结论

传感器是机器人智能化的核心组成部分，多模态融合技术是当前发展的关键卡点。随着人形机器人和自动驾驶等技术的推进，传感器市场将持续增长，国内企业正在加速技术突破与市场布局，有望在多个细分领域实现国产替代。