应变式传感器领先公司，打造平台型企业，首次覆盖，“买入”评级
　　柯力传感为国内应变式传感器领先企业，连续14年国内称重传感器市场占有率第一。公司有望通过不断研发、投资机器人扭矩传感器、六维力传感器，多物理量传感器，布局前沿触觉传感器，巩固领先地位并发展成为传感器平台型企业。我们预计23-25年公司归母净利润3.08/3.77/4.69亿元，PE29/24/19x，参考同类可比公司2024年PE均值23x，考虑到公司积极转型平台化企业并布局机器人力/触觉传感器领域，我们给予公司2024PE 28x，目标价为37.24元。首次覆盖，给予“买入”评级。
　　多物理量传感器种类众多，本土工业传感器市占率不断提高
　　物理量传感器种类众多，按照用途的不同，可分为温度传感器、压力传感器、声学传感器、力传感器等，华经产业研究院预计2022年中国工业传感器市场规模可达492亿元。2019年流量、压力和图像传感器市场规模占比前三。国际领先的工业传感器企业积累了丰富的技术和生产经验。由于国产厂商技术进步及交货周期更短等原因，2017年以来本土公司市占率由24.4%提升至2021年的31.4%，未来本土工业传感器产品拥有广阔的国产替代空间。
　　人形机器人打开六维力新空间，触觉传感器前景广阔
　　当前技术革新+巨头入局+政策激励加速人形机器人产业发展。相较于传统的工业和协作机器人，人形机器人对于力传感器的需求量大大提高。力传感器中应用最广泛、技术最成熟是应变式传感器。人形机器人旋转、线性执行结构类似于人类关节，可采用一维扭矩传感器；对于人形机器人末端执行器（如腕部、踝部），力的方向和作用点都在三维空间内随机变化，六维力传感器更符合需求，但选型难度大，需保持优良的静态性能、动态性能和低维间耦合。触觉为机器人另一重要感知力，据VMR预测，2028年全球触觉传感器潜在市场空间达千亿元以上，国内个别厂商参数上国际领先。
　　机器人+多物理量传感器共同驱动，打造传感器平台型企业
　　柯力传感于总部设立机器人传感器事业部，开发了三维力、六维力等多维力传感器，具有高精度、高灵敏度、抗偏载能力强、维间耦合小等特点。2023年，公司重点跟进和储备了一批光电传感器、温湿度传感器、高端力/触觉传感器技术。公司还打造了宁波、郑州、安徽三大制造基地，加快推进在深圳的战略投资以及产业园区建设，并推进平台服务、应用服务、体系共享，从集团内循环走向产业大脑（以线上商城、选材之家等功能为核心的智能传感器行业网络平台）。自主研发+对外合作+投资布局齐发力，将加快公司从单一物理量传感器企业向多物理量传感器的平台型企业的转型发展。
　　风险提示：人形发展不及预期，力传感方案发生变化，对外投资不及预期

研究报告全文：证券研究报告柯力传感603662CH力传感器企业再出发平台化转型华泰研究首次覆盖投资评级首评买入2023年9月24日中国内地专用设备目标价人民币3724研究员倪正洋应变式传感器领先公司打造平台型企业首次覆盖买入评级SACNoS0570522100004nizhengyanghtsccomSFCNoBTM566862128972228柯力传感为国内应变式传感器领先企业连续14年国内称重传感器市场占有率第一公司有望通过不断研发投资机器人扭矩传感器六维力传感器联系人王自多物理量传感器布局前沿触觉传感器巩固领先地位并发展成为传感器平SACNoS0570123070064wangzi022582htsccom台型企业我们预计23-25年公司归母净利润308377469亿元PE862128972228292419x参考同类可比公司2024年PE均值23x考虑到公司积极转型平台化企业并布局机器人力触觉传感器领域我们给予公司2024PE28x华泰证券研究所分析师名录目标价为3724元首次覆盖给予买入评级多物理量传感器种类众多本土工业传感器市占率不断提高物理量传感器种类众多按照用途的不同可分为温度传感器压力传感器声学传感器力传感器等华经产业研究院预计2022年中国工业传感器市场规模可达492亿元2019年流量压力和图像传感器市场规模占比前三国际领先的工业传感器企业积累了丰富的技术和生产经验由于国产厂商技术进步及交货周期更短等原因2017年以来本土公司市占率由244提升基本数据至2021年的314未来本土工业传感器产品拥有广阔的国产替代空间目标价人民币3724收盘价人民币截至月日人形机器人打开六维力新空间触觉传感器前景广阔9223193市值人民币百万9020当前技术革新巨头入局政策激励加速人形机器人产业发展相较于传统6个月平均日成交额人民币百万44159的工业和协作机器人人形机器人对于力传感器的需求量大大提高力传感52周价格范围人民币1381-3905器中应用最广泛技术最成熟是应变式传感器人形机器人旋转线性执行BVPS人民币863结构类似于人类关节可采用一维扭矩传感器对于人形机器人末端执行器如腕部踝部力的方向和作用点都在三维空间内随机变化六维力传股价走势图感器更符合需求但选型难度大需保持优良的静态性能动态性能和低维柯力传感人民币间耦合触觉为机器人另一重要感知力据VMR预测2028年全球触觉相对沪深300传感器潜在市场空间达千亿元以上国内个别厂商参数上国际领先4012337机器人多物理量传感器共同驱动打造传感器平台型企业271柯力传感于总部设立机器人传感器事业部开发了三维力六维力等多维力205传感器具有高精度高灵敏度抗偏载能力强维间耦合小等特点20231310年公司重点跟进和储备了一批光电传感器温湿度传感器高端力触觉Sep-22Jan-23May-23Sep-23传感器技术公司还打造了宁波郑州安徽三大制造基地加快推进在深资料来源Wind圳的战略投资以及产业园区建设并推进平台服务应用服务体系共享从集团内循环走向产业大脑以线上商城选材之家等功能为核心的智能传感器行业网络平台自主研发对外合作投资布局齐发力将加快公司从单一物理量传感器企业向多物理量传感器的平台型企业的转型发展风险提示人形发展不及预期力传感方案发生变化对外投资不及预期经营预测指标与估值会计年度202120222023E2024E2025E营业收入人民币百万10311061123815161858-2344285167722432256归属母公司净利润人民币百万2512426024308413768746883-1417358185122202440EPS人民币最新摊薄089092109133166ROE12091144124013161407PE倍35903466292523941924PB倍430393359312269EVEBITDA倍24022128190415631229资料来源公司公告华泰研究预测免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读1柯力传感603662CH正文目录核心观点和推荐逻辑4与市场不同的观点4历史股价复盘4柯力传感应变式传感器领先打造平台型企业5深耕应变式传感器子公司多维布局52018-22年营收与净利稳中向上毛利率趋势上升控费出色6多物理量传感器种类众多本土工业传感器市占率不断提高8力触觉传感器机器人打开六维力空间触觉传感器前景广阔10力传感器应变片力传感器技术成熟机器人打开六维力新空间102022年中国应变式传感器市场达31亿元欧美产品寿命使用工况方面领先11人形机器人曙光已现打开六维力新空间12高价值高壁垒六维力传感器面临动静态特性及解耦问题14触觉传感器机器人另一重要感知力个别国内厂商国际领先18机器人多物理量传感器共同驱动内涵外延拓宽产品矩阵20布局机器人力触觉传感器与多物理量传感器产品矩阵不断丰富20内生扩张产能降本增效外延产业大脑体系共享22盈利预测与估值25关键假设及盈利预测25估值及投资建议26风险提示27图表目录图表1柯力传感相对申万专用设备指数的超额收益4图表2公司产品主要分为应变式传感器仪表等元器件和物联网系统集成5图表3公司股权结构截至2023年6月30日6图表4柯力传感近期营收持稳增速有所下降6图表523H1柯力传感归母净利增速回升6图表6公司毛利率相对稳定净利率稳步提高7图表7公司费用控制能力较强7图表8应变式传感器贡献主要营收物联网系统集成产品占比扩大7图表9应变式传感器毛利率相对稳定7图表10传感器分类8图表11预计2022年中国工业传感器市场规模可达492亿元8图表122019年流量压力和图像传感器市场规模在工业制造领域中占比前三9图表132017-2021年我国本土工业传感器企业市场份额逐年上升9图表14力传感器应用广泛10图表15力敏原件检测原理多样10图表16电阻应变式传感器技术成熟精度高10免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读2柯力传感603662CH图表17应变式传感器核心为弹性体和应变片精度高动态响应快11图表18应变式传感器利用应变片阻值变化测量压力值11图表19中国应变式传感器市场规模逐渐提升11图表20中国应变式传感器需求量逐渐提高11图表21国外HBM公司应变片寿命与使用温度范围领先国内12图表22全球应变式传感器市场中欧美领先国内市场集中度较高12图表23技术进步巨头入局政策激励加速人形机器人产业发展12图表24力传感器力控精度高响应速度快是目前机器人力控的主流应用方案13图表25六维力传感器可测量XYZ三轴力和力矩13图表26协作机器人多维力传感器可安装于底座或末端13图表27坤维科技关节扭矩传感器及六维力传感器13图表282022年国内六维力传感器市场第一梯队为ATI坤维科技鑫精诚宇立仪器14图表29国内外六维力传感器主要参与者及各家产品性能指标14图表30六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15图表31硅应变传感器在稳定性信噪比刚度方面具有一定优势15图表32十字型结构对称性好兼顾横向和竖向的应变效果15图表33Stewart结构是一种球面连杆结构整体较紧凑15图表34六维力传感器选型四个核心步骤为确定量程需求确定使用环境确定机械出线需求确定通讯方式16图表35六维力传感器标定装置16图表36六维力联合加载标定才能使传感器的准度更好串扰更低16图表37动态性能补偿可以有效提高多维力传感器的响应速度17图表38六个测量方向加载至各自的额定载荷总会出现串扰17图表39解耦算法可一定程度减少维间数据关联度17图表40狭义触觉传感器工作原理多样18图表412028年全球触觉传感器市场空间有望达千亿元以上18图表42国内个别企业参数上国际领先19图表43应用于机器人的六维力传感器20图表44机器人关节扭矩传感器20图表45柯轩智能3D工业相机系列产品20图表46柯轩智能3D成像功能的机器视觉系统原理20图表47子公司柯轩智能工业物流机器人21图表48立仪科技湾测技术部分产品22图表49深圳三电电量传感器下游覆盖广泛22图表50意普兴科技部分光幕传感器产品22图表51驰诚电气部分气体传感器产品22图表52柯力传感谷位于粤港澳大湾区战略区域-深圳宝安西乡23图表53柯力宁波慈城工厂计划于2023年四季度竣工23图表542021-2022年传感器直接人工和制造费用及其他成本降低降本增效卓有成效23图表55智能传感器行业产业大脑以产业数据能力中心场景应用为核心构建8大业务场景24图表5623-25年盈利预测表26图表57可比公司估值表Wind一致预期26图表58柯力传感PE-Bands27图表59柯力传感PB-Bands27免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读3柯力传感603662CH核心观点和推荐逻辑柯力传感为国内应变片传感器领先企业积极布局人形机器人所需的力触觉传感器与多物理量传感器领域我们对报告的核心观点和公司推荐逻辑总结如下1公司积极开发多维力传感器和扭矩传感器有望受益于机器人产业发展当前人形机器人市场初具曙光有望打开应变式传感器增量空间机器人主要应用多维力传感器和关节扭矩传感器其中六维力传感器精度高获取力信息最全面但同样技术壁垒较高价值量较高公司在总部设立机器人传感器事业部开发了三维力六维力等多维力传感器可用于机器手臂运动与工作载荷监测曲面研磨抛光加工中心精雕加工医疗设备精密测控等具有高精度高灵敏度抗偏载能力强维间耦合小等特点2自主研发对外合作投资布局齐发力公司走向多物理量传感器平台2023年公司与深圳市光明区建设发展集团合作共同打造首期5万平方米的柯力深圳传感谷为公司从单一物理量传感器企业向多物理量传感器企业转型提供空间场所公司重点跟进和储备了一批光电传感器温湿度传感器高端力触觉传感器技术还与深圳三电苏州敏芯微电子等公司签署合作框架协议加快从单一物理量传感器企业向多物理量传感器融合的平台型企业的转型发展与市场不同的观点市场认为公司采取对外投资并购方式拓展业务战略价值有限我们认为传感器种类繁多且制造工艺各不相同逐一开发难度较大公司通过自主研发对外合作投资布局多渠道布局多物理量传感器为打造传感器平台企业的较优解并且公司前瞻性布局的机器人力触觉传感器也将进一步打开公司发展空间历史股价复盘2023年1月至2023年4月柯力传感相较于申万专用设备指数并没有明显的超额收益2023年5月份以来受益于人形机器人行情的催化柯力传感相较于专用设备指数超额收益明显图表1柯力传感相对申万专用设备指数的超额收益相对收益柯力传感专用设备申万140120100806040200-202023-02-282023-05-092023-07-182023-01-102023-01-172023-01-242023-01-312023-02-072023-02-142023-02-212023-03-072023-03-142023-03-212023-03-282023-04-042023-04-112023-04-182023-04-252023-05-022023-05-162023-05-232023-05-302023-06-062023-06-132023-06-202023-06-272023-07-042023-07-112023-07-252023-08-012023-08-082023-08-152023-08-222023-08-292023-09-052023-01-03资料来源Wind华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读4柯力传感603662CH柯力传感应变式传感器领先打造平台型企业深耕应变式传感器子公司多维布局深耕应变式传感器积极布局物联网产业链柯力传感主营业务一方面为研制生产和销售应变式传感器仪表等元器件2022年生产337万只传感器22万台仪表连续14年国内称重传感器市场占有率第一另一方面提供干粉砂浆第三方系统服务不停车检测系统建筑机械物联网港机及海洋工程装备物联网起重机械物联网畜牧业智能物流环保设备等工业物联网系统解决方案在深耕主业的同时公司加快对外投资并且积极布局光学电量气体等多物理量传感器积极打造第二增长曲线图表2公司产品主要分为应变式传感器仪表等元器件和物联网系统集成资料来源公司官网华泰研究控股股东为柯建东先生参控股公司24家子公司股权结构方面截至2023年6月30日公司控股股东实际控制人柯建东先生合计持有公司4463股份宁波森纳投资有限公司持有公司69的股份子公司方面公司坚持力敏其他物理量传感器智能物流设备工业物联网自动化设备物联网平台企业的五大方向不断推进传感器和物联网战略投资2022年和2023上半年继续投资了深圳久通物联网传感器广东柯衡集力衡器仪表宁波天骄智能仓储设备柯力三电电量传感器深圳意普兴工业安全光栅光幕湾测技术光学传感器等公司截止2023H1公司拥有24家子公司涵盖传感器生产技术研发及服务软件开发信息服务贸易投资等领域免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读5柯力传感603662CH图表3公司股权结构截至2023年6月30日资料来源公司公告华泰研究2018-22年营收与净利稳中向上毛利率趋势上升控费出色23H1营收持稳归母净利增速回升2018-2022年公司营收持稳定增长从2018年的709亿元增长至2022年的1061亿元CAGR106归母净利从2018年的141亿元增长至2022年的26亿元CAGR1652023上半年公司营业收入507亿元yoy022整体保持稳定归母净利润14亿元yoy1006同比增速回升主要系成本控制及材料采购成本下降使营业成本下降所致考虑到公司主营业务应变片传感器下游的衡器业务与宏观经济相关度较高在23H1营业收入仍能维稳归母净利增速回升取得双位数增长体现公司较强的盈利保持能力图表4柯力传感近期营收持稳增速有所下降图表523H1柯力传感归母净利增速回升亿元营业收入同比增速亿元归母净利润同比增速12253035102530202582015206151510410105205500000201820192020202120222023H1201820192020202120222023H1资料来源Wind华泰研究资料来源Wind华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读6柯力传感603662CH18-23H1盈利能力稳中向好费用控制能力强2022年公司毛利率为4024yoy193pct净利率为2599yoy115pct总体稳中有升2019年利润率上升主要系产品结构调整放弃部分低端产品所致2020毛利率下降主要由于部分支出从销售费用调整至营业成本净利率上升主要由于财务费用率大幅下降费用率方面公司管理费用率2022年为1507近期上升主要系折旧摊销和办公中介费用增加销售费用率2022年为54其中2020年大幅减少系会计准则变更所致财务费用率近期有所回升主要系投资增加银行理财利息收入减少贷款利息增加所致研发费用率从2018年的510上升至2023H1的848主要系公司重视开发从2019年7月的162项专利进展到2023H1的760项专利图表6公司毛利率相对稳定净利率稳步提高图表7公司费用控制能力较强销售费用率管理费用率销售毛利率销售净利率财务费用率研发费用率502015401030520010-50-10201820192020202120222023H1201820192020202120222023H1资料来源Wind华泰研究资料来源Wind华泰研究应变式传感器贡献主要营收物联网系统集成产品占比扩大分产品营收方面应变片传感器为公司第一大业务2018-2022年间收入占比始终保持在50以上2022年应变片式传感器实现收入554亿元贡献5228的营收系统集成设备贡献1984仪表贡献963干粉砂浆第三方系统服务贡献272其他业务贡献42分产品看传感器业务毛利率相对稳定2022年传感器业务和仪表业务都受益于直接人工和制造费用下降毛利率达37294441同比401pct1408pct系统集成产品由于直接材料费用持续上升毛利率自2019年持续下降附件及其他业务毛利率为4452同比072pct干粉砂浆和系统集成产品因营收承压叠加材料成本上升导致毛利率降低图表8应变式传感器贡献主要营收物联网系统集成产品占比扩大图表9应变式传感器毛利率相对稳定应变式传感器系统集成产品应变式传感器仪表干粉砂浆第三方系统服务仪表附件及其他其他业务90干粉砂浆第三方系统服务100附件及其他80其他业务系统集成产品8070606050404030202010002018201920202021202220182019202020212022资料来源Wind华泰研究资料来源Wind华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读7柯力传感603662CH多物理量传感器种类众多本土工业传感器市占率不断提高物理量传感器种类众多预计2022年中国工业传感器市场规模可达492亿元传感器是一种将物理量或化学量转变成便于利用的电信号器件按照用途的不同可分为温度传感器压力传感器声学传感器光学传感器惯性传感器位置传感器力传感器等下游应用领域广泛近年来随着人工智能物联网5G等前沿科技的不断发展我国传感器市场规模不断扩大据华经产业研究院2021年我国工业传感器市场规模约为455亿元同比增长898预计2022年我国工业传感器市场规模可达492亿元图表10传感器分类分类方式代表传感器按用途分温度传感器压力传感器气体传感器湿度传感器力传感器按工作原理分电阻式传感器电容式传感器压电式传感器热电式传感器等按传感器结构参数在信号转变过程中是否发生变化分物性型传感器结构型传感器按是否需要外加能源分有源式传感器自源式传感器他源式传感器参量式传感器等按输出信号性质分模拟式传感器数字式传感器按是否接触分电位差计式传感器应变式传感器非接触式传感器按传感器构成分基本型传感器组合型传感器应用型传感器按作用形式分主动型传感器被动型传感器按传感器特殊性分医疗用传感器军用传感器监视用传感器等资料来源智研咨询华泰研究图表11预计2022年中国工业传感器市场规模可达492亿元中国工业传感器市场规模亿元左轴YoY右轴6001450012104008300620041002002016201720182019202020212022E资料来源华经产业研究院华泰研究2019年流量压力和图像传感器市场规模占比前三本土工业传感器企业市占率逐年上升2019年中国传感器工业制造领域市场规模中流量传感器占比215压力传感器占比148图像传感器占比147距离传感器占比122加速传感器占比106温湿度传感器占比104其他传感器占比158国际领先的工业传感器企业起步较早积累了丰富的技术和生产经验相较而言我国工业传感器产业起步较晚国内大多数工业传感器企业处于中低端领域市场相较于国外巨头的研究能力不足技术基础较为薄弱近年来由于国产厂商产品技术进步以及交货周期更短等原因2017年以来本土工业传感器市场份额呈现持续提升趋势由2017年的244提升至2021年的314未来本土工业传感器产品拥有广阔的国产替代空间免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读8柯力传感603662CH图表122019年流量压力和图像传感器市场规模在工业制造领域中占比前三图表132017-2021年我国本土工业传感器企业市场份额逐年上升其他传感器本土日韩欧美温湿度传感器1581001049080加速传感器70106流量传感器6021550314040距离传感器2440122302026282950压力传感器10图像传感器148147020172018201920202021资料来源华经情报网华泰研究资料来源华经情报网华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读9柯力传感603662CH力触觉传感器机器人打开六维力空间触觉传感器前景广阔力传感器应变片力传感器技术成熟机器人打开六维力新空间力传感器应用广泛检测原理多样力传感器通常由感应元件和转换元件组成其工作原理是利用感应元件感知外部力并通过转换元件将这种力转换为电信号或数字信号输出在工业自动化领域力传感器被广泛应用于生产线上的力量检测和自动化控制如机械手的力量控制压力检测等在交通运输领域力传感器用于检测和控制制动系统的制动力行驶系统的牵引力等在医疗保健领域力传感器可用于人体力学研究康复训练等方面的力量检测和记录在科研实验领域力传感器可用于各种物理生物实验中的力量检测和数据分析早年力传感器有电容式电阻应变式压电式等随着检测技术不断发展光纤光栅式电感式气压式电磁式等也被用于力觉感知图表14力传感器应用广泛图表15力敏原件检测原理多样资料来源力准传感官网华泰研究资料来源机器人多维力传感器梁桥康等2023华泰研究电阻应变式传感器应用最为广泛技术成熟精度高力传感器中应用最广泛技术最成熟是应变式传感器应变式传感器通过粘结在弹性元件上的应变片的阻值变化来测量压力值当被测压力传递到粘贴有电阻应变片的膜片弹性梁或应变管后使之产生变形由电阻应变片组成的电桥有不平衡电压输出该电压与作用在压力传感器上的被测压力成正比应变式传感器具有精度高体积小重量轻测量范围宽固有频率高动态响应快等优点同时耐振动抗冲击性能良好但输出信号较小应变传感器具有多种分类方式按弹性体材料种类可分为钢制和铝制传感器按输出信号可分为模拟和数字传感器图表16电阻应变式传感器技术成熟精度高检测方法方法描述优点缺点电磁式基于霍尔效应在力力矩作用下产生与之相应的磁通量的变化动态测量范围大非线性误差较大功耗小互换性较差系统简单可靠分辨率不高光电式基于光电效应在力力矩作用下产生与之相应的光学量的变化可靠性高价格昂贵测量范围广对测试环境要求高动态响应好电感式在力力矩作用下产生与之相应的电感量的变化高灵敏度和高分辨率不适用于动态测量线性度好可靠性不高重复性高电阻应变式在力力矩作用下产生与之相应的电阻变化量精度高技术成熟存在非线性误差测量范围广信号输出微弱频响特性好压电式基于正压电效应在力力矩作用下产生与对应的电荷量的变化动态响应好存在电荷泄露静态力测量困难精确性好和分辨率高分辨率不高结构紧凑尺寸小刚度强电容式在力力矩作用下产生与之相应的电容变化量高灵敏度和高分辨率调理电路复杂频率范围宽结构简单寄生电容影响大环境适用性强资料来源机器人多维力传感器梁桥康等2023华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读10柯力传感603662CH图表17应变式传感器核心为弹性体和应变片精度高动态响应快图表18应变式传感器利用应变片阻值变化测量压力值资料来源HBM测试与测量官网华泰研究资料来源HBM测试与测量官网华泰研究2022年中国应变式传感器市场达31亿元欧美产品寿命使用工况方面领先中国应变式传感器市场规模与需求量稳步增长根据华经产业研究院2022年我国应变式传感器需求量为12112万只较上年同比增长17352022年中国应变式传感器市场规模达到3057亿元2016-2022年CAGR14根据QYResearch全球应变式传感器消费市场主要集中在中国欧洲和北美等地区中国应变式传感器销量份额最大2022年占据全球的3849欧洲占据2036北美占据1652从产品类型来看钢件传感器占有重要地位2022年销量份额达到6551图表19中国应变式传感器市场规模逐渐提升图表20中国应变式传感器需求量逐渐提高亿元中国应变片传感器市场规模YoY万只中国应变片传感器需求量YoY35201400201830120016152510001412208001010156008105400645200200002018201920202021202220182019202020212022资料来源华经产业研究院华泰研究资料来源华经产业研究院华泰研究欧美公司应变片在寿命和使用工况方面技术领先2022年国内市场CR275全球应变式传感器行业集中度较高市场竞争激烈国内外应变式传感器差距主要体现在寿命与使用工况方面目前国内企业中低端应用领域占据大部分市场份额但外资企业在工控领域的高端产品方面仍占据主导地位应变式传感器第一梯队以跨国公司为主如美国威世Vishay德国HBM公司瑞士梅特勒-托利多MettlerToledo集团等第二梯队以柯力传感中航电测等地区领先企业为主在细分市场产品价格及下游应用等方面各有所长第三梯队是中韩等国的中低端产品生产厂家其产品技术水平相对较低据观研网数据我国应变式传感器市场集中度较高2022年柯力传感与中航电测分别占据市场2550的份额CR2高达75免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读11柯力传感603662CH图表21国外HBM公司应变片寿命与使用温度范围领先国内企业型号应变极限寿命使用温度范围HBMU系列-1072000mm-70-200中航电测BA系列21071000-50-150资料来源各公司官网华泰研究图表22全球应变式传感器市场中欧美领先国内市场集中度较高资料来源观研报告网华泰研究人形机器人曙光已现打开六维力新空间人形机器人市场曙光已现柔顺性需求打开力传感器新空间当前技术革新巨头入局政策激励加速人形机器人产业发展GGII预计2026年全球人形机器人市场规模超230亿美元力觉感知在机器人运动控制中起重要作用可增强机器人本体感知及获取环境物理信息的能力满足人机交互协作的柔顺性需求目前机器人力控方案分为三类分别是电流环力控弹性体力控和力传感器力控其中力传感器是人形机器人感测力和力矩信息的主流选择具有高精度响应速度快可靠性好的优点可协助机器人完成精细和智能的操作任务图表23技术进步巨头入局政策激励加速人形机器人产业发展资料来源各公司官网华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读12柯力传感603662CH图表24力传感器力控精度高响应速度快是目前机器人力控的主流应用方案力控方式驱动方式原理优点缺点电流环准直驱驱动通过电机的电流闭环做力闭环反馈控制适用于直驱电机或成本较低精度低响应慢适用者带小减速比的应用场景诸如小型阻抗控制的人机交互的无需额外的力传感器设备场合有限控制难度大机械臂和小型四足弹性体弹性驱动弹性体集成在驱动器对外输出端之前往往形成串联弹性驱成本较低抗冲击动器SEA通过弹性体形变测量力矩适用于集成度较高和驱动器输出力矩要求较高的应用场合力力矩传感器刚性驱动直接使用商用的力力矩传感器测量机器人内部受力情况和精度高频响快可靠性好易于控制成本较高末端执行器与外界的交互受力情况资料来源国内外双足人形机器人驱动器研究综述石照耀丁宏钰等2021华泰研究人形机器人主要应用多维力传感器和扭矩传感器按照测量力的维度分力传感器可分为一维至六维力传感器其中六维力传感器可测量XYZ三轴力和力矩人形机器人旋转线性执行结构类似于人类关节对于力的感知相对简单可采用一维扭矩传感器而人形机器人末端执行器如腕部踝部在执行操作的过程中力的方向和作用点都在三维空间内随机变化测量需要精确处理六维力传感器更符合需求过去工业协作机器人的力感知主要有三种方式1末端腕部多维力传感器直接检测到与外界环境的作用力信息2将末端的力传感器移到机器人底座检测全臂的交互力信息3在机器人各关节安装单轴扭矩传感器避免机器人机械本体动态特性的干扰带宽更高动态响应更快相较于传统的工业和协作机器人人形机器人对于力传感器的需求量大大提高图表25六维力传感器可测量XYZ三轴力和力矩资料来源国际自动化网华泰研究图表26协作机器人多维力传感器可安装于底座或末端图表27坤维科技关节扭矩传感器及六维力传感器资料来源高工机器人华泰研究资料来源坤维科技公众号华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读13柯力传感603662CH高价值高壁垒六维力传感器面临动静态特性及解耦问题进口六维力传感器价格昂贵国内外产品在多方面仍存在差距2022年在接受高工机器人采访时坤维科技创始人熊琳表示一台高性能的进口力传感器的价格顶得上国内一台协作机器人的价格导致国内机器人行业用不起加之标校能力和生产方式等多方面的约束国内多数六维力传感器厂商无法满足产能需求阻碍了第三代工业机器人的发展高性能六维传感器价格从几千到上万不等价值量较高国内参与者主要是鑫精诚宇立仪器安川电机KUKAABB的力传感器合作商坤维科技供货给节卡遨博睿尔曼大族等国内协作机器人厂商但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图表282022年国内六维力传感器市场第一梯队为ATI坤维科技鑫精诚宇立仪器资料来源GGII华泰研究图表29国内外六维力传感器主要参与者及各家产品性能指标企业总部准度FS公司简介坤维科技中国05坤维科技成立于2018年是一家致力于提供高精度力觉传感器六轴力传感器及力控解决方案的企业公司主营智能力觉传感器的研发制造销售及技术推广开发面向机器人及其他智能装备行业的力觉传感器产品为机器人及其它智能装备工业过程监控产品质量检测科研测试测量等领域提供力觉测量解决方案及相关产品鑫精诚传感器中国1-3深圳市鑫精诚科技有限公司成立于2009年公司专注于微型压力称重多轴力扭力等多样化的智能传感器及控制仪表的工业级产品研发和创新为3C自动化设备精密医疗农业新能源锂电机器人半导体航空铁路高校等领域提供力控系统解决方案与技术合作宇立仪器中国1-5宇立仪器有限公司SRI是一家集生产研发于一体的技术密集型企业是原美FTSS现HumaneticsATD总工黄约博士于2007年创立公司在多轴力传感器设计领域积累了20年经验在汽车行业和工业机器人领域具有竞争优势蓝点触控中国15-2蓝点触控北京科技有限成立于2019年是一家专业从事高精度高性能力传感器以及力控产品研发和生产的高新技术企业公司在多维力传感器关节扭矩传感器机器人力控技术等方面拥有深厚的经验积累和技术优势现已形成了Wrist六维力传感器Joint关节扭矩传感器力控应用软件包等多个产品系列帕西尼感知科技中国-公司核心为多维度大阵列传感器有应用于机器人关节的六维力传感器产品ATI美国05-2ATI工业自动化公司是世界领先的多维力传感器制造商1989年以来ATI工业自动化公司一直致力于开发最先进的产品和解决方案在世界各地得到了成千上万的成功应用公司主营业务包括机器人快速转换装置及力传感器资料来源GGII华泰研究应变片式为当前六维力传感器主流硅应变传感器在稳定性信噪比刚度方面表现较好根据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中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检测光功率并将其转换为电能目前市场应用的大部分是基于应变片式的测量其具有灵敏度高测量范围大可靠性高技术成熟等优点其中硅应变传感器在稳定性信噪比刚度方面有比较优势免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读14柯力传感603662CH图表30六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传感元件类型图示原理及特点代表企业应变片式通常采用的是硅应变片或金属箔本质是材料本身ATI宇立仪器坤维科技鑫精诚传感器海伯森神源生智能发生形变进而转化为阻值变化SintokogioBotaSystemsAGSCHUNK埃力智能光学式通过光纤光栅反映形变再转化成力OnRobotOptoForce压电电容式RobotiqRobotousWACOH-TECHKistler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资料来源六维力传感器标定技术研究陈俊昌2022菁特智能科技Robotiq官网华泰研究图表31硅应变传感器在稳定性信噪比刚度方面具有一定优势资料来源leaderobot华泰研究应变片式传感器的弹性体结构是关键一体化和Stewart并联为主流应变片式六维力传感器的弹性体结构设计是核心问题传感器的结构受到其应用场合的限制而力敏感元件的形式和布置直接影响传感器的灵敏度刚度动态性能维间耦合等很大程度上决定传感器性能的优劣从现有研究成果来看六维力传感器的典型结构设计主要是一体化结构竖梁横梁和Stewart并联结构以Waston腕力传感器为典型代表的竖梁结构横向效应好结构简单承载能力强但竖向效应差维间干扰大灵敏度较低十字横梁结构灵敏度高易加工易于标定但存在维间耦合和径向效应Stewart平台中弹性体采用复合式结构该类传感器具有结构紧凑承载能力强误差不累积等优点图表32十字型结构对称性好兼顾横向和竖向的应变效果图表33Stewart结构是一种球面连杆结构整体较紧凑资料来源多维力传感器的静动态性能研究付立悦2021华泰研究资料来源多维力传感器的静动态性能研究付立悦2021华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读15柯力传感603662CH六维力传感器选型难度大技术难点集中于保持优良的静态性能动态性能和低维间耦合六维力传感器选型难点在于应用多样性复杂性由于传感器量程和精度成反比关系选择合适量程的传感器才能使精度达到最大同时在复杂应用场景下传感器本体是否能适应应用场景也需要考虑此外还要综合考虑精密机构当中的传感器如何安装在狭小空间内如何与机构融为一体等问题六维力传感器选型四个核心步骤为确定量程需求确定使用环境确定机械出线需求确定通讯方式六维力矩传感器技术难点集中于需兼顾优良的静态性能动态性能和低维间耦合未来六维力矩传感器需要六维联合加载标定设备等先进仪器动态特性优化和矢量运算中的解耦算法解决技术难点图表34六维力传感器选型四个核心步骤为确定量程需求确定使用环境确定机械出线需求确定通讯方式资料来源leaderobot华泰研究难点一六维力传感器非线性特性显著需要更为复杂的六维联合加载标定标定是指通过加载理论值的载荷并同时记录传感器输出的对应原始信号的方式获得六维力传感器内部算法的各个参数建立传感器原始信号和受力之间的映射关系标定解耦是六维力传感器提高精度的主要方法因此标定工作在传感器的研发过程中扮演着重要角色现有标定装置存在较多局限性如加载载荷有限无法进行复合加载无法加载所有维度正负方向维间耦合较大等这些局限性因素限制了六维力传感器标定的有效性影响其最终使用精度只有采用六维力联合加载标定才能使传感器的准度更好串扰更低图表35六维力传感器标定装置图表36六维力联合加载标定才能使传感器的准度更好串扰更低资料来源六维力传感器标定技术研究陈俊昌2022华泰研究资料来源坤维科技公众号华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读16柯力传感603662CH难点二实际应用条件复杂动态性能优化算法仍需提升六维力传感器使机器人实现柔顺化智能化控制因此在动载荷下性能指标要求更高在实际的力力矩测量过程中被测信号大多是动态信号如机器人打磨抛光时的接触力物体高速运动过程中的称重和炮弹发射过程时的后座力等这些信号属于快速时变信号动态性能较差的传感器跟踪测量这些信号难度较大且当前动态性能的分析方法很难获得完全意义的冲击信号和阶跃信号造成感应系统的精度下降当前业界主要使用优化自身结构形状等方法提高动态性能国内外学者还尝试利用动态补偿滤波器遗传算法神经网络算法等智能算法来提高传感器的动态性能图表37动态性能补偿可以有效提高多维力传感器的响应速度资料来源多维力传感器的静动态性能研究付立悦2021华泰研究难点三维间耦合问题无法彻底避免解耦算法纷繁复杂理想的六维力传感器每一方向输出通道的电压值仅取决于该方向作用力力矩的大小与其余五个方向作用力力矩大小无关但是由于传感器的结构设计机械加工的精度贴片技术应变片横向效应与检测方式等方面的原因几乎每一维作用到传感器上的力力矩分量都会对传感器的各路输出信号产生影响造成维间耦合问题因此需要解耦算法来对六维力传感器的输出进行解耦消除维间干扰提高传感器的测量精度但当前对于多维力传感器的解耦问题并没有统一的处理方法需根据实际情况及传感器结构进行选择和优化图表38六个测量方向加载至各自的额定载荷总会出现串扰图表39解耦算法可一定程度减少维间数据关联度资料来源坤维科技公众号华泰研究资料来源多维力传感器耦合分析及解耦方法的研究曹会彬等2011华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读17柯力传感603662CH触觉传感器机器人另一重要感知力个别国内厂商国际领先触觉为机器人另一重要感知力狭义的触觉仅包括力觉触觉类传感器研究有广义和狭义之分广义的触觉包括触觉压觉力觉滑觉冷热觉等多被称为电子皮肤狭义的触觉包括机械手与对象接触面上的力感觉从功能的角度分类触觉传感器大致可分为接触觉传感器压觉传感器和滑觉传感器等主流触觉传感器根据其作用原理主要分为电容式电感式光电式压阻式压电式五类图表40狭义触觉传感器工作原理多样检测原理优点缺点电容式测量量程大线性好制造成本低实时性高物理尺寸大不易集成化易受噪声影响稳定性差电感式制造成本低测量量程范围大磁场分布难以控制分辨率低不同接触点的一致性差光电式灵敏度高响应快较高的空间分辨率电磁干扰影响较小多力共同作用时线性较差数据实时性差标定困难压阻式较高的灵敏度过载承受能力强压敏电阻电流稳定性差体积大功耗高易受噪声影响接触表面易碎压电式动态范围宽有较好的耐用性易受热效应影响资料来源触觉传感器的现在与未来朱宏伟2019华泰研究2028年全球触觉传感器潜在市场空间有望达千亿元以上2028年全球触觉传感器潜在市场空间有望达千亿元以上触觉传感器可用于人形机器人复合式机器人扫地机器人智能家居游戏控制器等领域配备了触觉传感器的扫地机器人可以检测是否与墙壁家具等障碍物接触从而避免碰撞和损坏据VMR预测2028年触觉传感器市场将达到2608亿美元潜在市场空间千亿元以上作为触觉传感技术领域的后来者中国在高端触觉传感器的研发制造应用市场等方面跟传统触觉传感器强国相比均处于明显弱势地位触觉传感器也是我国重点攻坚的35项卡脖子技术之一图表412028年全球触觉传感器市场空间有望达千亿元以上资料来源帕西尼感知公众号华泰研究国外厂商占据主导地位国内个别厂商参数上国际领先据帕西尼感知官网2022年80以上的高端触觉传感器市场把握在国外厂商手中触觉传感器难点主要有三个1传感器生产封装一致性触觉传感器具有很高的柔弹性通常需要装配于机器人末端可穿戴设备内或者覆盖在形态各异的三维表面这对于面向产品的阵列式触觉传感器生产的一致性要求很高2可拓展性为了模拟人类皮肤触觉传感器阵列需要具有良好的拼接性以适应不同尺寸和形状的测量表面这就要求触觉传感器具备可以自由扩展的特性3触觉传感器的多维力阵列标定工程阵列式触觉传感器能为机器人控制以及感知物体环境间相互作用带来丰富的表面三维力场信息但是由于其表面柔性和阵列式特质如何通过标定工程解耦各个感知单元之间的耦合信号是十分复杂的触觉传感器的标定和数据分析机制远比其它类型传感器难度大免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读18柯力传感603662CH我国个别触觉传感器厂商已能够生产满足工业生产耐久度的阵列式触觉传感器产品并在参数上处于国际领先图表42国内个别企业参数上国际领先帕西尼感知科技GelsightInc斯坦福大学鲍哲南团队钛深科技原理霍尔磁阻效应光学电容离电式电容分辨力001N001N001N001N最大动态检测范围150N10N1N10N通信标准数5种1种1种1种采样率2000Hz60Hz10Hz50Hz数字分辨率16bit8bit8bit12bit多维度量测六维三维一维一维能效比高低高高线性程度线性线性非线性非线性重复性高数据重复性高数据重复性低数据重复性中数据重复性迟滞性低高高中模组化程度高低无中工艺制造一致性高中低高温飘抑制技术温度传感器无算法补偿有动态算法补偿寿命300万次低低低传感器单元尺寸5mm225mm2100mm2100mm2资料来源帕西尼感知科技华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读19柯力传感603662CH机器人多物理量传感器共同驱动内涵外延拓宽产品矩阵布局机器人力触觉传感器与多物理量传感器产品矩阵不断丰富抢抓机器人发展机遇积极开发多维力传感器和扭矩传感器公司在深圳设立机器人传感器事业部开发了三维力六维力等多维力传感器可用于机器手臂运动与工作载荷监测曲面研磨抛光加工中心精雕加工医疗设备精密测控等具有高精度高灵敏度抗偏载能力强维间耦合小等特点目前多维力系列产品仍处于小批量试制阶段公司在目前已有的微型扭矩多维力等高端力学传感器品类基础上加快自主研发积极寻求与各大机器人厂商的商务合作根据客户的不同需求已经进行了多款扭矩传感器多维力传感器等产品的送样和试制图表43应用于机器人的六维力传感器图表44机器人关节扭矩传感器资料来源上海耐创测试华泰研究资料来源鑫精诚传感器公众号华泰研究围绕人形机器人所涉及的触觉视觉传感器积极寻求投资机会到2023年6月底公司围绕人形机器人所涉及的触觉视觉传感器积极寻求对外投资机会已经储备了若干个技术壁垒高市场前景广的机器人传感器种子项目为下一阶段抢抓人形机器人传感器领域的发展机会做好全方位的准备子公司柯轩智能从事智能机器人研发工业机器人制造其自主研发生产的3D机器视觉和深度AI学习系统可以应用在绝大多数柔性化自动生产线在协作机器人自动上下料机器人无序分拣机器人柔性化生产机器人以及3D检测等领域有广泛的案例3D机器视觉可自动分析操作对象生成点云图通过深度学习系统可以不断调整机器人动作路径完成替代人工的复杂生产流程图表45柯轩智能3D工业相机系列产品图表46柯轩智能3D成像功能的机器视觉系统原理资料来源柯轩智能官网华泰研究资料来源柯轩智能官网华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读20