20230709-国金证券-机器人行业研究_为什么智能机器人需要力控__23页_2mb

机器人力控与力传感器技术分析总结

一、机器人力控方式

1. 被动柔顺控制

   • 在末端添加弹性结构（弹簧、阻尼），工艺简单但精度低，适用于低精度场景。
   • 示例：StarlETH机器人高柔顺性脚部设计。

2. 主动柔顺控制

   • 导纳控制：建立力-运动映射，通过调整虚拟刚度、阻尼实现柔顺性。
   • 阻抗控制：控制机器人受力与运动关系，广泛应用于优必选、HYQ等机器人。
   • 直接力控：通过电流环、力传感器（一维/六维）等实现精准力输出。
   • 混合位置/力控：结合位移与力反馈，示例：宇立仪器力控打磨方案。

二、力传感器种类与应用

1. 检测原理

   • 电阻应变式：综合性能最优，适用于人形机器人。
   • 电容/光电式：高精度但成本高，短期难普及。

2. 感知维度

   • 关节部位：使用扭矩传感器（单轴）。
   • 末端执行器（手、脚）：需六维力矩传感器，因应力臂大且动态变化。

三、多维力矩传感器壁垒、成本与格局

1. 技术与成本壁垒

   • 核心元件应变片：性能要求高、安装工艺复杂（需30-40片应变片）。
   • 研发难度大：非线性力学问题，串扰和精度制约产品性能。
   • 成本：单套六维传感器成本超5000元，进口应变片占比高。

2. 市场格局

   • 海外龙头：ATI主导（2022年收入8820万美元）。
   • 国内进展：宇立仪器、汉威科技、柯力传感、中航电测等在性能/成本上逐步对标，但尚未形成规模化收入。

四、投资建议与风险点

推荐公司

• 柯力传感：应变式传感器龙头，盈利能力突出。
• 汉威科技：柔性微纳传感器布局，拓展机器人应用。
• 瀚川智能：入股坤维科技，完善力传感器能力。
• 中航电测：军用传感器技术外延至机器人领域。

关键风险

• 人形机器人商业化落地不及预期。
• 国产力矩传感器性能/成本突破进度受限。
• 力控技术路线发生重大变化。

## 注意事项解析
- **技术演进**：主动柔顺控制及高效力传感器是人形机器人核心需求，未来商业化需重点解决降本问题。
- **国产替代**：应变片技术提升是关键突破口，已有部分国产厂商在性能指标上接近海外龙头。