传感器：万物互联之眼，现代智能化的神经触角。传感器下游应用领域广泛，产业链条较长、产品种类众多，各类产品国产替代进程各不相同。规模效应更强的领域，更容易率先进行国产替代。
　　人形机器人，传感器的新机会。人形机器人需要用到多种传感器，包括力矩传感器，拉压力传感器、编码器、温度传感器、六力传感器和惯导传感器等。其中，惯导传感器（IMU）是实现人形机器人姿态控制的核心，六力传感器是力控、摆动稳定控制的核心，可精准测量随机变化的力。随着人形机器人产业的扩张，有望带动传感器行业进一步扩容。
　　全球传感器市场规模超万亿，我国高端传感器仍处于起步阶段。传感器行业龙头以海外公司为主，如安森美、基恩士、应美盛等，这类公司在其细分传感器赛道收入规模高、市占率高。我国企业普遍规模较小，成长空间大。
　　应美盛：时代机遇助力高速扩张。应美盛是MEMS惯导传感器的行业龙头。应美盛在2011年至2016年间经历了高速扩张阶段，营业收入CAGR高达33.69%。应美盛成功的主要原因在于把握住了2007以来手机行业爆发性增长的动向，果断切割了2010年之前主要的为任天堂等游戏机厂商提供惯导传感器的业务转而为主要手机厂商苹果和三星等提供手机用MEMS惯导传感器，充分享受了时代红利。
　　国内企业积极布局高技术传感器领域，顺应行业浪潮打破海外龙头垄断。我国传感器相关企业与海外龙头相比普遍规模偏小，但仍然涌现出来一批如芯动联科、汉威科技等掌握了核心技术的传感器企业。同时这些企业积极布局人形机器人相关传感器领域，把握时代机遇，有望顺应时代潮流进一步扩大高端传感器国产化率。
　　投资建议：传感器种类众多，市场空间大，高端传感器领域被海外龙头长期占据，国内厂商话语权较小，当前仍处于国产化率提升阶段。此外，人形机器人产业的发展为传感器领域带来了新机会，国内企业正积极布局高端传感器领域，抓住时代发展背景下产生的新机遇。因此，建议关注国内高端MEMS惯导传感器厂商芯动联科、高端压力传感器厂商康斯特、气体传感器龙头汉威科技、国内应变式传感器龙头柯力传感以及正积极布局汽车智能感知传感器的保隆科技。
　　风险提示：宏观经济情况变化及下游行业景气度波动，下游应用拓展进展不及预期，原材料价格波动风险，国产替代进程不及预期。

研究报告全文：TablePage深度分析机械设备证券研究报告机械设备行业TableTitleTableGrade行业评级买入前次评级买入传感器深度万物互联之眼数据之源报告日期2023-07-24TableSummary相对市场表现TablePicQuote核心观点传感器万物互联之眼现代智能化的神经触角传感器下游应用领域7广泛产业链条较长产品种类众多各类产品国产替代进程各不相2同规模效应更强的领域更容易率先进行国产替代-2072209221122012303230523人形机器人传感器的新机会人形机器人需要用到多种传感器包括-7力矩传感器拉压力传感器编码器温度传感器六力传感器和惯导-12传感器等其中惯导传感器IMU是实现人形机器人姿态控制的核-17心六力传感器是力控摆动稳定控制的核心可精准测量随机变化的机械设备沪深300力随着人形机器人产业的扩张有望带动传感器行业进一步扩容全球传感器市场规模超万亿我国高端传感器仍处于起步阶段传感分析师TableAuthor代川器行业龙头以海外公司为主如安森美基恩士应美盛等这类公司SAC执证号S0260517080007在其细分传感器赛道收入规模高市占率高我国企业普遍规模较小SFCCENoBOS186成长空间大021-38003678应美盛时代机遇助力高速扩张应美盛是MEMS惯导传感器的行业daichuangfcomcn龙头应美盛在2011年至2016年间经历了高速扩张阶段营业收入分析师孙柏阳CAGR高达3369应美盛成功的主要原因在于把握住了2007以来SAC执证号S0260520080002手机行业爆发性增长的动向果断切割了2010年之前主要的为任天堂021-38003680等游戏机厂商提供惯导传感器的业务转而为主要手机厂商苹果和三星sunboyanggfcomcn等提供手机用MEMS惯导传感器充分享受了时代红利请注意孙柏阳并非香港证券及期货事务监察委员会的注国内企业积极布局高技术传感器领域顺应行业浪潮打破海外龙头垄册持牌人不可在香港从事受监管活动断我国传感器相关企业与海外龙头相比普遍规模偏小但仍然涌现出TableDocReport来一批如芯动联科汉威科技等掌握了核心技术的传感器企业同时这相关研究些企业积极布局人形机器人相关传感器领域把握时代机遇有望顺应人形机器人系列之六减速2023-07-14时代潮流进一步扩大高端传感器国产化率器深度旋转传动的纽带投资建议传感器种类众多市场空间大高端传感器领域被海外龙头机械力量之承载长期占据国内厂商话语权较小当前仍处于国产化率提升阶段此人形机器人系列之五丝杠2023-07-06外人形机器人产业的发展为传感器领域带来了新机会国内企业正积深度精密仪器传动之冠极布局高端传感器领域抓住时代发展背景下产生的新机遇因此建议关注国内高端MEMS惯导传感器厂商芯动联科高端压力传感器厂商康斯特气体传感器龙头汉威科技国内应变式传感器龙头柯力传感联系人TableContacts蒲明琪021-38003807以及正积极布局汽车智能感知传感器的保隆科技pumingqigfcomcn风险提示宏观经济情况变化及下游行业景气度波动下游应用拓展进展不及预期原材料价格波动风险国产替代进程不及预期识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明131TablePageText深度分析机械设备目录索引一传感器万物互联之眼现代智能化的神经触角5一传感器种类多应用领域广泛5二传感器产业链条较长各类产品国产替代进程不同7二人形机器人传感器的新机会10一传感器机器人的眼睛和神经10二惯导传感器人形机器人的姿态控制核心13三六维力传感器人形机器人接触力的控制核心15三全球传感器万亿市场我国高端传感器处起步阶段19一全球传感器市场规模庞大中国占比约2019二全球传感器市场集中我国企业尚处起步阶段20三国外企业在细分赛道龙头地位稳固我国企业成长空间大21四酌外斟内时代机遇助力应美盛高速扩张23五积极布局高端传感器领域国产替代进行中25六投资建议28七风险提示29识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明231TablePageText深度分析机械设备图表索引图1传感器技术发展历程5图2传感器的结构与工作原理5图3智能传感器基本结构6图4智能传感器的分类6图5传感器产业链情况8图6传感器上中游公司毛利率对比8图7传感器上中游公司归母净利率对比8图8规模大的细分领域更易率先进行国产替代9图9全球位置传感器竞争格局9图10传感器在人形机器人中的应用10图11关节所用传感器示意图11图12力矩传感器结构示意图12图13拉压力传感器结构示意图12图14绝对值编码器结构示意图12图15温度传感器结构示意图12图16六力传感器结构示意图13图17惯导传感器结构示意图13图18ShadowRobot灵巧手示意图13图19全球MEMS惯导传感器市场规模亿美元15图20中国MEMS惯导传感器市场规模15图21六维力传感器在机器人上的应用15图222017-2023年中国市场六维力力矩传感器销量及预测17图23全球中国传感器市场规模及增速亿美元19图24全球各类传感器市场规模及其占传感器市场比重右轴19图25安森美2018-2023毛利率变化21图26MEMS市场格局2021年22图27汉威科技2018-2023传感器业务占比22图28应美盛产品矩阵23图29应美盛营业收入百万美元及增速23图30应美盛毛利率23图312007-2021年全球手机销量百万台24图32应美盛手机相关业务营收占比24图33芯动联科营业收入和增速25图34芯动联科毛利率和归母净利率25图35汉威科技传感器产品导图26图36汉威科技营业收入和增速27图37汉威科技分产品毛利率27识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明331TablePageText深度分析机械设备表1机器人传感器分为内传感器和外传感器10表2人形机器人传感器详细拆分11表3各级别传感器精度介绍14表4各技术路线惯导传感器对比14表5不同类型六维力力矩传感器原理特点及代表企业16表6国内外六维力传感器主要生产商16表7传感器国内外主要企业单位亿人民币20表8芯动联科主要产品25识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明431TablePageText深度分析机械设备一传感器万物互联之眼现代智能化的神经触角一传感器种类多应用领域广泛1传感器的结构与分类传感器被誉为万物互联之眼可以精确地测量出压力温度浓度是数据采集的源头传感器自诞生以来大致经历了结构型物性型和智能型三个发展阶段结构型传感器利用结构参量变化或由它们引起某种场的变化来反应被测量的大小和变化如利用结构的位移或力的作用产生电阻电容或电感值的变化固体传感器利用某些材料自身的物理特性在被测量的作用下发生变化从而将被测量转化为电信号或其他信号输出如用半导体电介质磁性材料等固体元件制作的传感器智能传感器朝着具有感知联一体化功能的智能感知系统方向发展有机结合了传感器通信芯片微处理器驱动程序及软件算法等图1传感器技术发展历程数据来源中国电子技术标准化研究院智能传感器型谱体系与发展战略白皮书广发证券发展研究中心传感器的结构传感器一般由敏感元件转换元件变换电路和辅助电源四部分组成智能传感器一般包含传感单元计算单元和接口单元传感器单元负责信号采集计算单元根据设定对输入信号进行处理再通过网络接口与其他装置进行通信图2传感器的结构与工作原理数据来源沐风机械公众号广发证券发展研究中心识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明531TablePageText深度分析机械设备图3智能传感器基本结构数据来源中国电子技术标准化研究院智能传感器型谱体系与发展战略白皮书广发证券发展研究中心传感器种类众多有多种分类方式按照外界输入的信号来源可分为物理量智能传感器化学量智能传感器和生物型智能传感器三大类物理类基于力热光电磁和声等物理效应化学类基于化学反应的原理生物类基于酶抗体和激素等分子识别功能图4智能传感器的分类数据来源中国电子技术标准化研究院智能传感器型谱体系与发展战略白皮书广发证券发展研究中心按输出信号分模拟传感器将被测量的非电学量转换成模拟电信号数字传感器将被测量的非电学量转换成数字输出信号开关传感器当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号按构成分基本型传感器一种最基本的单个变换装置组合型传感器由不同单个变换装置组合而构成的传感器应用型传感器基本型传感器或组合型传感器识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明631TablePageText深度分析机械设备与其他机构组合而构成的传感器按用途分传感器可采集不同类型的数据下游应用领域广泛具体可分为压力敏和力敏传感器位置传感器热敏传感器光学传感器声学传感器等1压力传感器压力传感器是能感受压力信号并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置根据工艺和工作原理不同分为MEMS压力传感器陶瓷压力传感器溅射薄膜压力传感器等基于MEMS技术的传感器因为具备小型化可量产灵敏度高的特点使用最为广泛压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器其广泛应用于各种工业自控环境涉及水利水电铁路交通智能建筑生产自控航空航天军工石化油井电力船舶机床管道等众多行业2惯性传感器惯性传感器是一种运动传感器主要用于测量物体在惯性空间中的运动参数加速度倾斜冲击振动旋转和多自由度是解决导航定向和运动载体控制的重要部件惯性传感器依据敏感量的不同分为加速度计和陀螺两大类按照测量精度可分为高端应用市场和低端应用市场低端应用市场产品特点是价格较低用量较大性能要求较低主要包括消费电子汽车电子工业自动化等高端应用市场产品特点是精度要求较高价格较贵用量较小等主要包括国防和商业航天等军用级和宇航级电子产品3磁传感器磁传感器是通过感测磁场强度磁场分布磁场扰动等来精确测量电流位置方向角度等物理参数广泛用于消费电子现代工农业汽车和高端信息化装备中磁传感器分为三类指南针磁场感应器位置传感器4光学传感器利用光的特性和与物质的相互作用将光信号转换为电信号进行处理和分析常见的光学传感器类型包括光电传感器光纤传感器图像传感器激光传感器和光谱传感器等光学传感器广泛应用于信息技术航空航天能源医疗等领域5声学传感器利用声波的传播和反射原理来收集有关声音的信息并将其转换为电信号进行处理和分析常见的声学传感器类型包括麦克风阵列压电传感器超声波传感器和声表面波传感器它们可以用于声音识别方向定位距离测量材料测试声纳应用等声学传感器在许多领域都有广泛的应用包括声音记录噪声控制通信医疗诊断环境监测和安全系统等二传感器产业链条较长各类产品国产替代进程不同传感器的产业链较长各环节企业盈利水平不同传感器行业上游主要为设计原材料与生产设备供应其中原材料涉及如硅锗镓等制造材料及金属陶瓷塑料等封装材料上游原材料及零部件企业一般来说技术壁垒低于中游制造及封测环节因此盈利能力低于后者行业中游为智能传感器器件加工制造与封装测试企业下游是终端产品制造企业其中以消费电子工业控制汽车电子医疗电子等应用领域为主识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明731TablePageText深度分析机械设备图5传感器产业链情况数据来源前瞻产业研究院广发证券发展研究中心从利润率来看一般来说上游零部件的利润率低于中游制造和封装的利润率而下游应用的利润率受市场竞争影响较大我们选择了上游的沪硅产业立昂微弘元绿能和宝钢股份以及中游的汉威科技芯动联科柯力传感和康斯特作为代表性企业来表明这一点从两类企业的毛利率及净利率对比可以看出上游企业的毛利率大多低于中游传感器制造商净利率均值也有所区别图6传感器上中游公司毛利率对比图7传感器上中游公司归母净利率对比沪硅产业立昂微弘元绿能宝钢股份沪硅产业立昂微弘元绿能宝钢股份汉威科技芯动联科柯力传感康斯特汉威科技芯动联科柯力传感康斯特601009050807040603050402030102010002018201920202021202220182019202020212022-10数据来源Wind广发证券发展研究中心数据来源Wind广发证券发展研究中心传感器下游细分领域多龙头企业才易具有规模效应以基恩士为代表的国际传感器大公司需要国际化销售制造外包模式来摊薄研发成本根据MIR数据基恩士一直以来占据位移传感器市场的半壁江山产品凭借优异的性能优惠的价格和良好的货期2022年市场份额进一步提升市占率超过60规模效应更强的领域或率先实现国产替代中国消费类电子的传感器由于市场的拉动近十年已经有了很大的进步在工业领域部分低端领域已有成功案例但高端产品目前卡脖子情况仍较为严重国产替代之路任重道远未来人形机器人如识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明831TablePageText深度分析机械设备果能够达到消费品级别的体量可能推动细分板块的国产替代加速图8规模大的细分领域更易率先进行国产替代数据来源广发证券发展研究中心图9全球位置传感器竞争格局2022年西克1其他25邦纳电子1倍加福2基恩士61巴鲁夫3欧姆龙3松下电器4数据来源MIR广发证券发展研究中心识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明931TablePageText深度分析机械设备二人形机器人传感器的新机会一传感器机器人的眼睛和神经机器人需要多传感器来保证灵敏度各种传感器相当于工业机器人的手眼耳和鼻有助于识别自身的运动状态和环境状况在这些信息的帮助下控制器可以发出相应的指令使机器人完成所需的动作根据检测对象的不同可以分为内部传感器和外部传感器内部传感器一般用来检测机器人本身状态包括位置速度力觉传感器等外部传感器一般用来检测机器人搜出环境状况包括距离触觉听觉视觉传感器等图10传感器在人形机器人中的应用数据来源Yole广发证券发展研究中心表1机器人传感器分为内传感器和外传感器类别产品功能分类直线移动传感器有电位计式传感器和可调变压器两种当设备受到压力时位置编码器感知关节读数对伺服位置传感器控制的给定值进行调整以防止机器人启动时产生过剧烈的运动速度传感器有测量平移和旋转运动速度两种但大多数情况下只限于测量旋转速度利用位移的导数特别内传感器速度传感器是光电方法让光照射旋转圆盘检测出旋转频率和脉冲数目以求出旋转角度分为金属电阻型力觉传感器半导体型力觉传感器其它磁性压力式力觉传感器用于测量两物体之间作用力力觉传感器的三个分量和力矩的三个分量触觉传感器微型开关是接触传感器最常用型式另有隔离式双态接触传感器等用于感知物体表面特征和物理特性用于感受和解释在气体液体或固体中的声波声波传感器复杂程度可以从简单的声波存在检测到复杂的声波声觉传感器频率分析直到对连续自然语言中单独语音和词汇的辨别外传感器距离传感器用于智能移动机器人的距离传感器有激光测距仪兼可测角声纳传感器等视觉一般包括三个过程图像获取图像处理和图像理解一般通过摄像机对拍摄到的对象进行图像处理计视觉传感器算并分析对象的物体特征数据来源同心智造网广发证券发展研究中心识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明1031TablePageText深度分析机械设备人形机器人对于传感器的需求多量产后有望推动传感器行业空间扩容根据特斯拉在AIDay2022披露的信息其每一个旋转关节需要1个力矩传感器2个位置传感器输入和输出各一个每一个直线关节需要1个拉压力传感器和1个位置传感器特斯拉的人形机器人产品身体共计28个自由度包括直线旋转执行器共计28个而此处并未计算手部和头部需要的传感器此外现阶段协作机人关节一般都配备成双编码器模式使用双编码器可以补偿关节刚度因此我们推测特斯拉的关节上可能也具备双编码器若考虑每个关节上多出两个编码器则传感器数量将进一步提升图11关节所用传感器示意图数据来源TeslaAIDay2022广发证券发展研究中心表2人形机器人传感器详细拆分传感器所属执行器身体关节旋转执行器数量个单个执行器传感器数量个合计非接触式扭矩传感器旋转关节肩部腕部臀部躯干14114腕部臀部肘部膝盖脚拉压力传感器直线关节14114踝旋转关节绝对值编码器全部躯干28256直线关节旋转关节位置传感器全部躯干281-242直线关节数据来源TeslaAIDay2022广发证券发展研究中心注特斯拉未披露灵巧手所使用的的传感器1力矩传感器力矩传感器是用于测量物体所受到的力矩的一种传感器力矩传感器通常由旋转轴轴承滑环组件外壳和输出电路组成力矩传感器通常分为旋转力矩传感器和反应力矩传感器2拉压力传感器拉压力传感器是一种用于测量物体受到的力或压力的装置它可以将物理力或压力转换为电信号从而实现对力或压力的测量和监测拉压力传感器通常由外壳力传导轴和电阻元件组成识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明1131TablePageText深度分析机械设备图12力矩传感器结构示意图图13拉压力传感器结构示意图数据来源Futek官网广发证券发展研究中心数据来源WIKA官网广发证券发展研究中心3绝对值编码器绝对值编码器是用于测量物体相对和绝对位置的一种传感器绝对值编码器通常由开槽盘旋转轴光电固定接受装置和分析电路组成绝对值编码器通常分为线性绝对值编码器和旋转绝对值编码器4温度传感器温度传感器是一种用于测量物体实时温度的传感器目前市面上的温度传感器有多种结构例如电阻温度探测器热电偶和高温计电阻温度探测器通常由连接引线金属通常为铂制成的电阻传感器绝缘层和保护鞘组成图14绝对值编码器结构示意图图15温度传感器结构示意图数据来源RealPars广发证券发展研究中心数据来源LibreTextsEngineering广发证券发展研究中心除上述所述传感器之外人形机器人所使用的的传感器还可能包括六力传感器和惯导传感器5六力传感器六力传感器是一种在指定的直角坐标系内能同时测量沿三个坐标轴方向的力和绕三个坐标轴方向的力矩的传感器六力传感器通常由数个在不同方向上的应变片和放大器滤波器等组成六力传感器通常应用在精密工业机器人上人形机器人的手腕和脚腕关节可能需要使用六力传感器6惯导传感器惯导传感器IMU是一种可以短时给出置信度较高的相对位移和航向角变化的传感器惯导传感器通常由陀螺仪加速计磁力计和GPS组成惯导传感器目前在汽车自动驾驶领域应用较多未来可能需要惯导传感器维持人形识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明1231TablePageText深度分析机械设备机器人平衡并协助其自主导航图16六力传感器结构示意图图17惯导传感器结构示意图数据来源ScienceDirect广发证券发展研究中心数据来源MDPI广发证券发展研究中心手部对传感器的需求一样可观根据灵巧手龙头ShadowRobot在公司官网披露的信息其每一个灵巧手使用了129个传感器以最大程度的模仿人手的功能其使用的传感器包括指尖压力传感器肌腱负荷传感器和惯性导航传感器单元图18ShadowRobot灵巧手示意图数据来源ShadowRobot官网广发证券发展研究中心二惯导传感器人形机器人的姿态控制核心惯导传感器IMU是人形机器人姿态控制的核心惯导传感器是测量物体三轴姿态角或角速率及加速度的装置可测量来自三个方向的线性加速度和旋转角速率通过解算可获得载体的姿态速度和位移等信息在体育运动中惯性传感器由用于测量力和加速度的加速度计用于指示旋转的陀螺仪和用于测量人体姿势的磁力计组成这些传感器跨三个轴收集数据并捕获运动员的细微动作IMU传感器通常较为小型轻便且具有长时间的电池待机时间并且可以进行编程和设计以解决使用过程中的实际问题从而对动作进行精细分析同时来自IMU的数据是连续实识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明1331TablePageText深度分析机械设备时的在人形机器人中惯导传感器有望成为其姿态控制的核心惯导传感器是现代导航系统的关键组成部分之一惯性传感器按照精度通常分为分为消费级工业级战术级导航级和战略级这五种其中消费级惯导传感器通常应用在智能手机和汽车辅助驾驶人形机器人和自动驾驶所使用的的惯导传感器通常为战术级表3各级别传感器精度介绍级别价格陀螺仪误差加速计误差无GPS准确导航时间应用领域消费级1010秒智能手机汽车等10-100mg工业级100-100010小时1分钟无人系统等战术级5000-500001小时01-1mg10分钟机器人自动驾驶等导航级10000001小时10-50g数小时军用战略级0001小时1g战术导弹数据来源VectorNav官网SemiconductorEngineeringSemanticScholar广发证券发展研究中心惯导传感器按技术原理分为MEMS微电子机械系统FOG光纤陀螺仪和ROG激光陀螺仪MEMS惯导传感器在精度上逊色于另外两种技术路线的惯导传感器但是由于价格便宜体型小加上技术进步带来的技术提升消费类汽车高端工业无人系统高可靠等领域中对精度要求较低的应用场景主要应用MEMS陀螺仪表4各技术路线惯导传感器对比类型典型应用场景以及客户群体优势劣势市场竞争情况消费类汽车高端工业无人主要应用场景以及客户群体面向于消费领系统高可靠等领域中对精度要域汽车无人系统高端工业高可靠低成本小体积高精度接近中低精度两求较低的应用场景主要应用MEMS陀螺仪等高性能MEMS陀螺仪主要面向无人系可靠易批产光陀螺MEMS陀螺仪无人系统高统高端工业高可靠等端工业高可靠等领域中对精度要求较高的应用场景主要应用两光陀螺但目前随着高性能两光陀螺主要应用场景以及客户群体面向于陀螺仪精度提升其在激光陀螺仪体积大成本高功MEMS无人系统高可靠等部分光纤陀螺仪也用超高精度部分战术级应用场景己经可以替光纤陀螺仪耗大难量产于高端工业领域代两光陀螺并逐渐渗透至导航级应用场景数据来源芯动联科招股书广发证券发展研究中心全球MEMS惯性导航传感器市场规模超230亿中国市场超100亿据芯动联科招股书援引Yole发布的StatusofMEMSIndustry2022中的数据2021年全球MEMS惯导传感器市场规模约3509亿元据芯动联科招股书援引的头豹研究院数据2021年中国MEMS惯导传感器市场规模约136亿元增速约为2063识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明1431TablePageText深度分析机械设备图19全球MEMS惯导传感器市场规模亿美元图20中国MEMS惯导传感器市场规模加速度计陀螺仪磁力计惯性传感组合市场规模亿元增速501403045120254010035203080251520601015401020550002019202020212022E2023E2024E2025E20172018201920202021数据来源芯动联科招股书YoleIntelligenceStatusofthe数据来源芯动联科招股书头豹研究院广发证券发展研究MEMSIndustry2022广发证券发展研究中心中心三六维力传感器人形机器人接触力的控制核心六维力传感器是力控的核心六维力力矩传感器用于精确测量XYZ三个方向的力信息和MxMyMz三个维度的力矩信息目前六维力力矩传感器主要应用于汽车行业的碰撞测试轮毂座椅等零部件测试以及航空航天生物力学医疗领域科研实验机器人与自动化等领域六维力传感器可测量随机变化的力根据坤维科技微信公众号如果力的方向和作用点是固定的可以选择用一维力传感器进行测量如果力的方向随机变化但力的作用点保持不变并且与传感器的标定参考点重合可以使用三维力传感器如果力的方向和作用点都在三维空间内随机变化需要使用六维力传感器进行测量六维力传感器的内部算法会解耦各方向力和力矩间的干扰使力的测量更为精准高精准度的军用六维力器可以确保在六维度联合承载的情况下测量值偏差在量程的03FS以内图21六维力传感器在机器人上的应用数据来源坤维科技微信公众号广发证券发展研究中心识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明1531TablePageText深度分析机械设备机器人上的力觉传感器一般采用六维力传感机器人末端关节上使用的六维力传感器一般还要连接一个执行机构比如是打磨头夹爪等执行器工作过程中的力臂在几十到两三百mm之间力臂较大且随机变化因此需要使用六维力传感器根据GGII六维力传感器根据传感元件的不同主要分为三种基本类型应变片式光学式以及压电电容式应变片式可分为金属电阻应变片和硅应变片使用应变片器件应变敏感的可变电阻器粘合到结构的一部分上当基体受力发生应力变化时应变片也一起产生变形使应变片的阻值发生变化压电电容式分为电容和压电两种电容是通过极距的变化导致电压变化压电则是通过形变改变电荷光学式则通常使用光栅或其他光纤技术来检测光功率并将其转换为电能表5不同类型六维力力矩传感器原理特点及代表企业传感元件类型原理及特点代表企业通常采用的是硅应变片或金属箔本质是材料本身发生形变进ATI宇立仪器坤维科技鑫精诚传感器海伯森神源生应变片式而转化为阻值变化市场应用的六维力矩传感器大部分是基于智能SintokogioBotaSystemsAGSCHUNKME-应变片式的测量MesystemeGmbH埃力智能光学式通过光纤光栅反映形变再转化成力OnRobot电容是通过极距的变化导致电压变化压电则是通过形变改变压电电容式RobotiqRobotousWACOH-TECHKistler电荷数据来源高工机器人产业研究所GGII广发证券发展研究中心全球六维力传感器厂商主要为日韩欧美品牌国产化率提升仍具备较大空间六维力传感器龙头为ATIOnRobotRobotiqRobotousSintokogio等主要为欧美及日韩厂商根据GGII目前国产六维力传感器与外资主流传感器在灵敏度串扰抗过载能力及维间耦合误差等方面仍存在差距近几年入局六维力传感器领域的国产相关厂商越来越多除了宇立仪器SRI之外如坤维科技鑫精诚海伯森蓝点触控等均已有相关的产品落地并进入产业化应用欧美及日韩的企业呈现不同的配套特点日韩地区六维力传感器厂商主要配套当地机器人本体厂商其中韩国企业主要合作厂商包括DoosanRoboticsNeuromeka和RainbowRobotics日本企业主要合作厂商包括发那科电装三菱等欧美地区六维力传感器厂商可分为两类一类是传统的传感器生产商包括ATIBotaSystemsAGME-MesystemeGmbHAMTIKistler等另一类是全球知名的机器人末端工具生产商主要有SCHUNKOnRobotRobotiq等欧美地区厂商合作企业以协作机器人本体厂商为主主要包括优傲机器人达明机器人和欧姆龙等表6国内外六维力传感器主要生产商地区主要生产商日韩Robotous韩国Sintokogio日本WACOH-TECH日本AidinRobotics韩国识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明1631TablePageText深度分析机械设备ATIOnRobotSCHUNKRobotiqBotaSystemsAGNordboRoboticsME-MesystemeGmbH欧美AMTIKistler坤维科技宇立仪器鑫精诚海伯森蓝点触控神源生智能瑞尔特测控重庆鲁班机器人技术研究院昊中国志机电埃力智能等数据来源高工机器人产业研究所GGII广发证券发展研究中心国内六维力传感器市场处于发展初期出货量增速较快根据高工机器人产业研究所GGII数据显示2022年中国市场六维力力矩传感器销量4840套同比增长6258GGII预计2023年中国市场六维力力矩传感器销量有望突破6700套同比增速40左右从整体的出货量来看目前六维力传感器市场基数依然偏小尚未形成明显规模效应随着入局者的持续增加叠加下游细分市场认知的逐年提升六维力传感器有望进入高速成长期期间将伴随多技术路线产品矩阵的完善产品成本的下降以及国产化率的提升图222017-2023年中国市场六维力力矩传感器销量及预测中国六维力力矩传感器销量套YoY8000120700010060008050004000603000402000201000002017201820192020202120222023E数据来源高工机器人产业研究所GGII广发证券发展研究中心六维力传感器在机器人领域的应用占据较大的市场份额在协作机器人领域的应用尤为广泛在机器人领域目前六维力传感器主要应用于工业机器人医疗用机器人等六维力传感器已经成为协作机器人实现机柔顺化智能化控制的重要组成部件在工业制造领域通过安装在协作机器人的末端用以实现高精密柔性装配焊接去毛刺作业拖动示教等应用在医疗领域六维力传感器可以帮助手术机器人感知人体各个方面的实时参数包括力量重量等从而实现更精细高质量的手术操作降低手术风险随着机器人力控技术的发展六维力传感器有望在人形机器人领域发挥重要作用市场应用潜力大未来人形机器人力控技术的发展将呈现出多信息融合触觉力觉和视觉等主要通过配备AI视觉力觉传感器等传感器得以实现尤其在手腕脚踝环节等处更适用六维力矩传感器在人形机器人中六维力传感器可以用于以下领域1力控机器人手臂可以用于进行复杂的力控操作比如对物品的抓取装配或拍打等操作六维力传感器可以感知机器人手臂施加在物品上的力和扭矩以便机识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明1731TablePageText深度分析机械设备器人控制系统进行精密控制2摆动稳定控制人形机器人的行走过程中需要保持平衡此时也需要用到六维力传感器它可以感测机器人脚下地面反作用力以便机器人控制系统可以调整人形机器人手臂和身体的姿态3安全控制六维力传感器可以用于安全控制系统以实现机器人在进行危险操作之前或者人类接近机器人时的自动停止避免对人体造成伤害识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明1831TablePageText深度分析机械设备三全球传感器万亿市场我国高端传感器处起步阶段一全球传感器市场规模庞大中国占比约20全球传感器市场超万亿中国占比约20根据Statista2022年全球市场规模为25129亿美元约179万亿人民币受疫情影响全球传感器市场经历了大幅波动20202021和2022年同比增速分别为-136210相比之下中国市场增速相对稳定3年增速分别为142019维持在20上下除此之外中国市场占全球传感器市场的比例维持在20上下在全球市场中的份额也相对稳定图23全球中国传感器市场规模及增速亿美元全球中国yoy-中国yoy-全球占比30007025129602500229435020004016384141983015002010001043755101050032193685-100-202019202020212022数据来源Statista中商产业研究院信通院广发证券发展研究中心注2021-2022年全球传感器市场空间为Statista预测值与机器人相关的传感器包括主要包括位力矩传感器温度传感器位置传感器力传感器惯导传感器接近传感器编码器等随着机器人领域的快速发展此类传感器的需求有望迎来新一波增长图24全球各类传感器市场规模及其占传感器市场比重右轴2022年市场规模十亿美元占传感器市场比重180070160060140050120010004080030600204002001000000数据来源persistencemarketresearchfuturefuturemarketinsightsstatistaAlliedmarketresearchfortunebusinessinsightsimarcgroupskyquestmarketsandmarkets广发证券发展研究中心识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明1931TablePageText深度分析机械设备二全球传感器市场集中我国企业尚处起步阶段全球竞争集中行业高盈利以基恩士安森美意法半导体为代表的全球头部企业具备产业链纵向一体化或跨行业解决方案能力占据全球大多数市场盈利能力较强本土企业包括汉威科技柯力传感保隆科技等其产品包括压力光学位置速度传感器等目前主要应用于汽车仪器仪表工业物联网等领域当前营业收入规模较低未来收入和盈利仍有较大的提升空间表7传感器国内外主要企业单位亿人民币公司名称公司介绍相关产品营业收入归母净利润毛利率安森美半导体是一家宽频和电力管感应式传感图像传感器图理集成电路和标准半导体的供应像信号处理器图像传感器模安森美58013249商产品被用于汽车通信计算块光电探测器热管理超机消费医疗军事飞机等声波传感器等主要从事自动控制设备测量仪光电光纤器激光接近器信息设备和其他电子应用设备基恩士传位移图像识别传感器40416282以及相关系统的开发制造和销通信模块等售公司是全球著名的电子元件公司温度传感器压力传感器电海外应美盛产品包括电源磁性应用产品以流传感器线性霍尔传感器9886830及能源设备闪存应用设备等行程传感器角度传感器等世界头部专用模拟芯片和电源转换接近传感器汽车传感器温芯片制造商而且在分立器件手意法半导体度传感器压力传感器陀螺112327647机相机模块和车用集成电路领域居仪等世界前列加速度传感器惯性测量单全球知名半导体传感器和信号处理亚德诺半导体元生物传感器磁场传感86119763IC供应商器电化学传感器等以传感器为核心形成了传感器气体压力流量温度湿汉威科技监测终端数据采集空间信息技术24328度光电加速度传感器等云应用的系统解决方案研制和生产多物理量传感器称重加速度温度湿度光强度柯力传感仪表电子称重系统工业物联网10340传感器等系统成套设备国内聚焦于汽车智能化和轻量化领域主要产品有汽车轮胎压力监测系统压力光学位置速度加保隆科技47228TPMS车用传感器ADAS速度和电流传感器等高级辅助驾驶系统等高性能MEMS惯性传感器包括芯动联科惯性传感器及其组件2186MEMS陀螺仪和MEMS加速计识别风险发现价值请务必阅读末页的免责声明2031