人形机器人为什么会存在反直觉的现象？目前人形机器人玩家中，处于领先地位的多为科技企业；而传统的工业机器人厂商鲜有声响。工业机器人更偏向于“机器”，是高端制造行业；而人形机器人拥有了基础的“人”的能力，是科技行业。从本质上看，尽管目前人形机器人模仿了人的外形，但依然属于机器人的范畴；除了感知层的传感器外，主要硬件部分中仍然继承了工业机器人的核心架构。只有在人形机器人整合感知系统、驱动系统、末端执行系统、能源供应系统、计算系统及软件这五大系统后，叠加人工智能方面的突破，才能表现出的“人”的特质；传感器作为软件控制和硬件零部件的桥梁，是实现特质最为关键的基础。目前人形机器人壁垒从高到低分别为1）人工智能的水平2）软硬件之间的协同工作能力3）量产后成本的比拼。
　　汽车智能化的过程带给人形机器人怎样的启示？我们认为汽车和人形机器人智能化的过程有高度相似性。参考自动驾驶分级标准，我们对机器人智能化进行L1~L5的分类，当前机器人正处在L3深化发展，并向L4迈进的阶段。同时，在人形机器人降本化的过程中，传统零部件（电机、减速器、丝杠等）的单BOT价值量会随之降低；而在机器人由L0到L5的过程中，产生的需求不仅仅是对传感器用量的增加，更多是对传感器适配性和性能的追求，类比于智能汽车感知层价值量随ADAS升级而提升，人形机器人感知层（传感器）有望打开“量价齐升”式的广阔成长空间。
　　机器人感知层应该关注哪些传感器？机器人中的传感器主要分为两类：本体感知和外部感知。机器人的发展伴随着传感器种类的增加和性能的提升，通过传感器收集的信息，机器人可以完成各种任务，包括测量力量、检测物体、导航和定位、碰撞检测以及视觉交互等；对应人类的感知能力，传感器可以实现人形机器人的感知层架构；当前人形机器人主要关注五大传感器：力/力矩、IMU、视觉、触觉和编码器，分别对应动态规划（力觉反馈）、姿态调整、视觉交互、手部感知（皮肤）和关节控制。
　　国内哪些企业布局机器人感知层的传感器？1）力学感知：推荐国内力学传感龙头，已小批量试制多维力矩传感器的柯力传感；2）状态感知：建议关注已形成自主知识产权IMU产品体系并批量生产及应用的芯动联科和IMU产品进度保持行业领先、实现应用层率先落地的华依科技；3）视觉感知：建议关注国内率先开展3D视觉感知技术系统性研发的奥比中光，国内较早进入机器视觉领域的奥普特和明确机器视觉业务为主要发展方向并拥有丰富的客户资源的凌云光；4）位置感知：建议关注子公司禹衡光学为国内编码器领域领军企业、打破海外垄断的奥普光电，国内优质工控企业、自制自用编码器的汇川技术和禾川科技。
　　行业投资评级与投资建议：传感器是软件控制硬件的桥梁，在人形机器人智能化快速升级的背景下，感知层的传感器有望迎来新一波的发展机遇。国内厂商经过长期技术积累，在力感知、状态感知、视觉感知和位置感知多领域均有布局，有望借助自身优势快速切入制造环节，感知层迎来国产替代的最佳时机。给予传感器行业“推荐”评级。建议重点关注：柯力传感、芯动联科，华依科技、奥比中光，奥普特，凌云光、奥普光电，禾川科技，汇川技术等。
　　风险提示：人形机器人进展不及预期；国内厂商产品开发进度、核心客户导入不及预期；原材料价格上涨增加成本风险；市场竞争加剧等。

研究报告全文：行业研究证券研究报告机械2023年10月17日人形机器人的Optimus时刻系列三三问三答为什么当下更应关注人形机器人推荐维持感知层人形机器人为什么会存在反直觉的现象目前人形机器人玩家中处于领先华创证券研究所地位的多为科技企业而传统的工业机器人厂商鲜有声响工业机器人更偏向于机器是高端制造行业而人形机器人拥有了基础的人的能力是证券分析师范益民科技行业从本质上看尽管目前人形机器人模仿了人的外形但依然属于机器人的范畴除了感知层的传感器外主要硬件部分中仍然继承了工业机器人电话021-20572562的核心架构只有在人形机器人整合感知系统驱动系统末端执行系统能邮箱fanyiminhcyjscom源供应系统计算系统及软件这五大系统后叠加人工智能方面的突破才能执业编号S0360523020001表现出的人的特质传感器作为软件控制和硬件零部件的桥梁是实现证券分析师丁祎特质最为关键的基础目前人形机器人壁垒从高到低分别为1人工智能的水邮箱dingyihcyjscom平2软硬件之间的协同工作能力3量产后成本的比拼执业编号S0360523030001汽车智能化的过程带给人形机器人怎样的启示我们认为汽车和人形机器人智能化的过程有高度相似性参考自动驾驶分级标准我们对机器人智能化进行业基本数据行L1L5的分类当前机器人正处在L3深化发展并向L4迈进的阶段同占比时在人形机器人降本化的过程中传统零部件电机减速器丝杠等的股票家数只603008单BOT价值量会随之降低而在机器人由L0到L5的过程中产生的需求不总市值亿元4329573484仅仅是对传感器用量的增加更多是对传感器适配性和性能的追求类比于智流通市值亿元3265235474能汽车感知层价值量随ADAS升级而提升人形机器人感知层传感器有望打开量价齐升式的广阔成长空间相对指数表现机器人感知层应该关注哪些传感器机器人中的传感器主要分为两类本体1M6M12M感知和外部感知机器人的发展伴随着传感器种类的增加和性能的提升通过绝对表现-20-88-49传感器收集的信息机器人可以完成各种任务包括测量力量检测物体导相对表现022607航和定位碰撞检测以及视觉交互等对应人类的感知能力传感器可以实现人形机器人的感知层架构当前人形机器人主要关注五大传感器力力矩2022-10-172023-10-169IMU视觉触觉和编码器分别对应动态规划力觉反馈姿态调整视觉交互手部感知皮肤和关节控制3国内哪些企业布局机器人感知层的传感器1力学感知推荐国内力学传感-3龙头已小批量试制多维力矩传感器的柯力传感状态感知建议关注已2-9形成自主知识产权IMU产品体系并批量生产及应用的芯动联科和IMU产品进221022122303230523082310度保持行业领先实现应用层率先落地的华依科技3视觉感知建议关注机械沪深300国内率先开展3D视觉感知技术系统性研发的奥比中光国内较早进入机器视觉领域的奥普特和明确机器视觉业务为主要发展方向并拥有丰富的客户资源相关研究报告的凌云光4位置感知建议关注子公司禹衡光学为国内编码器领域领军企机械行业周报20231009-20231015内外需业打破海外垄断的奥普光电国内优质工控企业自制自用编码器的汇川技共振消费电子复苏术和禾川科技2023-10-15机械行业周报20230925-20231001制造业行业投资评级与投资建议传感器是软件控制硬件的桥梁在人形机器人智PMI重回景气区间持续推荐顺周期能化快速升级的背景下感知层的传感器有望迎来新一波的发展机遇国内厂2023-10-09商经过长期技术积累在力感知状态感知视觉感知和位置感知多领域均有机械行业周报20230918-20230922地产开布局有望借助自身优势快速切入制造环节感知层迎来国产替代的最佳时机工月度环比改善关注国内工程机械行业复苏2023-09-25给予传感器行业推荐评级建议重点关注柯力传感芯动联科华依科技奥比中光奥普特凌云光奥普光电禾川科技汇川技术等风险提示人形机器人进展不及预期国内厂商产品开发进度核心客户导入不及预期原材料价格上涨增加成本风险市场竞争加剧等重点公司盈利预测估值及投资评级EPS元PE倍PB倍简称股价元2023E2024E2025E2023E2024E2025E2023E评级柯力传感2998111137171270621941750307强推汇川技术6581200260333329425321974726强推资料来源华创证券预测注股价为年月日收盘价Wind20231016证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号未经许可禁止转载人形机器人的时刻系列三Optimus投资主题报告亮点本文以问答的方式通过三个大问题九个小问题从人形机器人为什么会存在反直觉的现象汽车智能化的过程带给人形机器人怎样的启示机器人感知层应该关注哪些传感器等角度出发得出了1传感器作为软件控制和硬件零部件的桥梁是实现人形机器人智能化最为关键的基础2目前人形机器人壁垒从高到低分别为人工智能的水平软硬件之间的协同工作能力和量产后成本的比拼3汽车和人形机器人智能化的过程有高度相似性在人形机器人降本化的过程中传统零部件的单BOT价值量会随之降低而人形机器人感知层传感器有望打开量价齐升式的广阔成长空间4当前人形机器人主要关注五大传感器力力矩IMU视觉触觉和编码器并挖掘对应标的和相应优势投资逻辑传感器是软件控制硬件的桥梁在人形机器人智能化快速升级的背景下感知层的传感器有望迎来新一波的发展机遇国内厂商经过长期技术积累在力感知状态感知视觉感知和位置感知多领域均有布局有望借助自身优势快速切入制造环节感知层迎来国产替代的最佳时机1力学感知推荐国内力学传感龙头已小批量试制多维力矩传感器的柯力传感2状态感知建议关注已形成自主知识产权IMU产品体系并批量生产及应用的芯动联科和IMU产品进度保持行业领先实现应用层率先落地的华依科技3视觉感知建议关注国内率先开展3D视觉感知技术系统性研发的奥比中光国内较早进入机器视觉领域的奥普特和明确机器视觉业务为主要发展方向并成为苹果优选供应商的凌云光4位置感知建议关注子公司禹衡光学为国内编码器领域龙头企业率先打破海外垄断的奥普光电国内优质工控企业自制自用编码器的汇川技术和禾川科技证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号未经许可禁止转载人形机器人的时刻系列三Optimus目录一人形机器人为什么会存在反直觉的现象6一为什么人形机器人的玩家多为科技企业而不是工业机器人厂商6二人形机器人的行业壁垒是什么8三如何从竞争格局和盈利能力看感知层和传动层9二汽车智能化的过程带给人形机器人怎样的启示10一人形机器人的智能化程度是否也可以分成L0L510二汽车智能化的过程对感知层有什么影响12三以摄像头为例为什么人形机器人的感知层会量价齐升14三机器人感知层应该关注哪些传感器和企业16一传统机器人的发展需要哪些传感器16二人形机器人的感知层需要哪些传感器18三国内哪些企业布局机器人感知层的传感器241力感知柯力传感242状态感知芯动联科华依科技253视觉感知奥比中光奥普特凌云光264位置感知奥普光电禾川科技汇川技术27四行业观点及重点关注个股28五风险提示29证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号3人形机器人的时刻系列三Optimus图表目录图表1特斯拉Optimus结构拆分6图表2机器人发展周期7图表3工业机器人以三大零部件为核心7图表4人形机器人强调感知互动和移动能力7图表5人工智能水平是人形机器人最高壁垒8图表6人形机器人的第二大壁垒是软硬件协同能力9图表7Optimus软硬件构成9图表8我国智能机器人领域专精特新企业赛道分布10图表9我国智能机器人上市企业细分赛道分布10图表10感知层和传动层厂商毛利率对比10图表11感知层和传动层厂商净利率对比10图表12自动驾驶可以分成L0L511图表13感知能力成为自动驾驶L2向L3跨越的关键11图表14机器人智能化L0L5分类标准12图表15智能化汽车感知层需要的传感器13图表16预计汽车智能化带动感知层市场规模扩容13图表17感知层价值量随ADAS升级而提升114图表18感知层价值量随ADAS升级而提升214图表19工业机器人成本结构15图表20人形机器人成本构成预测15图表21智能化带动传感器使用量增加15图表22智能化带动传感器价值量增加15图表23Optimus使用视觉传感和编码器16图表24Optimus对不同颜色乐高积木识别16图表25不同类型机器人所需要的传感器类型16图表26机器人传感器可分为本体感受和外部感知17图表273D传感器是机器人感知层重要发展方向17图表28人类感知与人形机器人传感器18图表29人形机器人所需要的传感器18图表30国内外典型人形机器人传感器模块比较19图表31传感器采集人形机器人运动信息20图表32一维三维六维力传感器作用示意图21图表33力力矩传感器在机器人领域的应用21证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号4人形机器人的时刻系列三Optimus图表34姿态测量传感器对比表21图表35陀螺仪22图表36加速度计22图表37机器视觉系统22图表38利用PVDF传感器制作仿人形机器人指尖23图表39帕西尼多维度触觉传感器应用于灵巧手23图表40触觉传感器原理23图表41编码器分类24图表42柯力传感产品线不断拓宽24图表43芯动联科主要产品25图表44华依科技IMU产品25图表45奥比中光产品时间轴26图表46奥普特核心产品26图表47凌云光立体视觉领域解决方案27图表482022年我国编码器市场竞争格局28图表49中国编码器市场规模28图表50相关公司盈利预测2023年10月16日29证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号5人形机器人的时刻系列三Optimus一人形机器人为什么会存在反直觉的现象一为什么人形机器人的玩家多为科技企业而不是工业机器人厂商目前人形机器人本体玩家中处于领先地位的多为科技企业特斯拉小米谷歌等传统的工业机器人厂商如四大家族发那科ABB安川库卡鲜有声响从本质上看尽管目前人形机器人模仿了人的外形但依然属于机器人的范畴除了感知层的传感器外主要硬件部分中仍然继承了工业机器人的核心架构控制器伺服电机和减速机只有在人形机器人整合感知系统驱动系统末端执行系统能源供应系统计算系统及软件这五大系统后叠加人工智能方面的突破才能表现出的人的特质图表1特斯拉Optimus结构拆分资料来源特斯拉AIDay发布会华创证券整理工业机器人更偏向于机器而人形机器人拥有了基础的人的能力工业机器人的设计和功能主要聚焦在执行特定机械任务上所运行的轨迹都是被事先编程好不具备独立处置突发非程序内问题的能力仅仅具备高度的精确性和可编程性通常部署于受控的工业生产环境中以提高生产效率和质量只能被认为是非智能的机器人相比之下人形机器人不仅具备机械任务的执行能力还赋予了最基本的人的能力人形机器人只有配备各种传感器和人工智能具身智能技术才可以与环境包括人发生交互并做出反应感知层的传感器是软件控制和硬件零部件的桥梁是实现具身智能最为关键的基础证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号6人形机器人的时刻系列三Optimus图表2机器人发展周期资料来源甲子光年智库2023闵行智能机器人产业发展白皮书华创证券人形机器人本质上是科技行业而工业机器人本质上是高端制造行业纵观过去20年国内工业机器人市场的快速发展三大核心零部件电机减速器和控制器均打开了广阔的成长空间工业机器人强调自动化和生产流程的优化零部件是其最底层的架构而人形机器人的设计和发展目标是模仿人类的生理结构和行为强调人性化的感知互动和移动能力感知系统把人形机器人的各种内部状态信息和环境信息从信号转变为机器人自身或者机器人之间能够理解和应用的数据和信息让其理解周围的环境各类传感器精度和可靠性的不断提高是当前最佳的解决方案图表3工业机器人以三大零部件为核心图表4人形机器人强调感知互动和移动能力资料来源来福谐波资料来源NAO机器人证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号7人形机器人的时刻系列三Optimus二人形机器人的行业壁垒是什么首先最高的壁垒是人工智能水平虽然人形机器人在外形和零部件方面已经取得了显著进展但要使它们在各种任务中表现出真正的自主性和智能需要具备高度复杂的人工智能能力这包括自然语言处理计划和决策制定视觉识别情感识别以及对不理解和与人类互动的关键要克服这一壁垒需要不断改进机器学习算法开发更强大的计算平台以及进行更多的跨学科研究使机器人能够更好地理解人类的需求情感和行为在AI机器人大趋势下机器人的人机协作人机交互任务灵活配置等发展趋势也随之出现推动社会生产力与生产方式的跃迁图表5人工智能水平是人形机器人最高壁垒资料来源甲子光年智库2023闵行智能机器人产业发展白皮书华创证券其次是软硬件之间的协同工作能力人形机器人硬件技术不断进步提供了更强大的感知和执行能力但要使这些能力真正发挥出来需要先进的软件系统来实现复杂的控制决策和互动软硬件之间的协同工作能力是人形机器人能否在各种任务和环境中成功执行的决定性因素即使每个零部件在其类别中都是最优秀的但如果它们的组合和搭配不恰当最终结果可能无法实现最佳的效果只有通过更强大的软件系统和更智能的硬件设计人形机器人才能在多样化的应用中充分发挥其潜力提供更多有益于人类的解决方案证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号8人形机器人的时刻系列三Optimus图表6人形机器人的第二大壁垒是软硬件协同能力资料来源甲子光年智库2023闵行智能机器人产业发展白皮书华创证券最后是量产后成本的比拼人形机器人本质上还是一件商品最终如果无法在市场上以可接受的价格销售那它不过是一种实验室产品缺乏商业实际价值目前波士顿动力的Atlas单台成本为200万美金本田Asimo的单台成本250万美元小米CyberOne单台造价也高达60-70万人民币若Optimus量产后按照马斯克预期远景成本将降至2万美金左右下游产业应用场景将会非常广泛并且具备极高的商业潜力因此实际上人形机器人的成功与否在很大程度上取决于其在量产中的成本效益也是决定其商业可行性的关键因素图表7Optimus软硬件构成资料来源特斯拉AIDay发布会华创证券三如何从竞争格局和盈利能力看感知层和传动层智能机器人感知层的竞争格局或优于传动层国内智能机器人上市企业主要集中在系统集成环节的工业机器人服务机器人占比超四成其次在控制器伺服减速器传动层的占比为25感知层的传感器仅为11智能机器人领域的国家专精特新小巨人近七成均集中在工业机器人服务机器人等系统集成环节控制器伺服减速器的传动层占比为20感知层的传感器仅为3证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号9人形机器人的时刻系列三Optimus图表8我国智能机器人领域专精特新企业赛道分布图表9我国智能机器人上市企业细分赛道分布传感器本体33其他5本体5其他3减速器减速器46伺服系统5通信模块7工业机器人28工业机器人人工智能算法7控制器1145服务机器人14服务机器人传感器控制器伺服系统1124811资料来源中关村产业研究院华创证券资料来源中关村产业研究院华创证券从利润率来看一般来说感知层盈利能力或强于传动层我们选取感知层的芯动联科柯力传感奥普光电和奥普特减速器厂商绿的谐波和双环传动控制器和伺服厂商鸣志电器步科股份和江苏雷利作为代表性企业进行对比从毛利率及净利率对比可以看出感知层厂商的毛净利率大多高于传动层减速器毛利率40左右伺服系统为35左右控制器为25左右主要系感知层通常涉及高附加值的领域而传动层更易受到价格竞争和成本控制的压力图表10感知层和传动层厂商毛利率对比图表11感知层和传动层厂商净利率对比100608050406030402020100020192020202120222023H120192020202120222023H1芯动联科柯力传感奥普特芯动联科柯力传感奥普特奥普光电绿的谐波双环传动奥普光电绿的谐波双环传动鸣志电器步科股份江苏雷利鸣志电器步科股份江苏雷利资料来源Wind华创证券资料来源Wind华创证券二汽车智能化的过程带给人形机器人怎样的启示一人形机器人的智能化程度是否也可以分成L0L5智能驾驶是智能汽车的核心功能智能化程度可分为L0L52020年2月国家发改委工信部等11个国家部委联合印发了智能汽车创新发展战略将智能汽车定义为通过搭载先进传感器等装置运用人工智能等新技术具有自动驾驶功能逐步成为智能移动空间和应用终端的新一代汽车按照SAE的分级自动驾驶被划分为L0到L5共六个等级L0代表传统的人类驾驶即没有自动化驾驶技术的介入而L5代表完全自主的自动驾驶中间的级别包括L1到L4逐渐增加了自动化程度L1和L2表示部证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号10人形机器人的时刻系列三Optimus分自动化L3表示条件自动化而L4人类司机在需要时介入图表12自动驾驶可以分成L0L5资料来源Yole转引自珠峰激光自动驾驶由L2到L3是一个实质性的跳跃感知能力成为核心关键从L2级别到L3级别的自动驾驶标志着一个实质性的技术跃升而这一跃升的核心和关键在于感知能力的显著提升在L2级别车辆在有限程度上能够执行自动化驾驶任务但仍需要驾驶员全时控制汽车然而L3级别是真正自动驾驶的开端驾驶员可以将手离开方向盘脚离开踏板车辆感知能力被极大地强化使其能够更深入更全面地理解并应对多变的道路和交通条件几乎可以独立完成驾驶操作这意味着车辆可以更可靠地识别障碍物交通信号行人以及其他车辆的动态行为从而做出更复杂和高级的驾驶决策而无需驾驶员持续干预因此强调感知能力的提升是实现自动驾驶技术演进的关键要素图表13感知能力成为自动驾驶L2向L3跨越的关键资料来源Yole转引自珠峰激光证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号11人形机器人的时刻系列三Optimus机器人的智能化过程按照L0L5进行分类感知层突破是必由之路参考2023闵行智能机器人产业发展白皮书和机器人智能化等级机器人智能化的发展经历三代演进由单一的工业生产逐步向多种应用场景延展我们对L1L5进行如下分类L1-L2为程序控制机器人通过编程或示教将动作指令输入机器人中只能刻板地完成程序规定的动作一旦环境情况略有变化机器人的工作就会出现问题L3为自适应机器人配备视觉声音力度等传感器能据传感器获得的信息对环境有基础感知实时调整工作状态L4-L5为智能机器人拥有更丰富的传感器和更高的智能水平不仅能获取并处理外部综合信息甚至能据此自己制定行动目标其智能主要体现在感知交互独立决策自我优化三个方面当前机器人正在L3阶段深化发展并向L4迈进在L3级别属于感知层领域机器人已经具备了一定程度的自主能力能够在特定环境和任务下执行任务实现了感控一体环境感知和定位导航等但仍需要人类监督和干预然而朝着L4级别的发展意味着机器人在更广泛的情境下能够向认知层迈进独立执行任务包括任务推理知识图谱语音地图等这个跃升的关键在于进一步加强机器人的自主感知能力以适应不同的环境和复杂情况使其能够更加灵活和智能地应对各种任务和情景图表14机器人智能化L0L5分类标准资料来源甲子光年智库2023闵行智能机器人产业发展白皮书华创证券整理二汽车智能化的过程对感知层有什么影响汽车智能驾驶的实现需要感知层决策层执行层三大核心系统的高效配合感知层的作用是将汽车外的视觉物理等真实信息转变成数字信号进而为决策层执行层提供证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号12人形机器人的时刻系列三Optimus准确及时充分的依据对汽车安全行驶做出准确的判断在自动驾驶的层级结构中汽车传感器处于感知层产品附加值高是实现单车智能驾驶的核心硬件其中环境感知传感器实现了单车对外界环境的感知能力帮助汽车计算机获得环境信息并做出规划决策为车辆智能化驾驶提供支持常见的环境感知传感器主要分为车载摄像头超声波雷达毫米波雷达激光雷达以及红外雷达等图表15智能化汽车感知层需要的传感器资料来源Aeva转引自高工智能汽车汽车智能化的过程带动感知层传感器市场规模的迅速扩大汽车智能化的不断演进正迅速推动着感知层传感器市场规模的扩大车辆变得越来越智能和自动化对于周围环境的高度感知和反应变得至关重要这就促使了对各种传感器技术的需求包括激光雷达摄像头模组和毫米波雷达等以帮助车辆感知并适应道路状况交通情况和障碍物根据Yole的预测全球ADAS领域感知层的市场规模将由2020年的86亿美元增长至2025年的224亿美元期间CAGR为21其中激光雷达市场尽管一度被视为小众领域受益于汽车智能化的不断发展其市场规模预计迅速扩大期间CAGR高达113随着智能驾驶技术的普及感知层传感器市场呈现出蓬勃的增长态势为更安全高效和便捷的道路体验奠定了坚实的基础图表16预计汽车智能化带动感知层市场规模扩容资料来源Yole转引自ShunlongweiCoLtd官网证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号13人形机器人的时刻系列三Optimus汽车智能化程度的提升L0L5催生感知层单车价值量的增长智能化的汽车需要更多的传感器来感知周围环境监测车辆状态和实现自动化功能为传感器行业带来了可观的增长机会根据安森美的分析L2级汽车的传感器总BOM成本达到100美金L3级汽车的传感器总BOM成本达到370美金L4级汽车的传感器总BOM成本达到505美金另据英飞凌报告L2L2L4L5级智能汽车的传感器价值分别在160-180280-3501150-1250美金左右汽车智能化程度的不断提升已经成为传感器技术领域的催化剂推动着传感器价值量的持续增长图表17感知层价值量随ADAS升级而提升1资料来源安森美华创证券图表18感知层价值量随ADAS升级而提升2资料来源英飞凌转引自hanaw华创证券三以摄像头为例为什么人形机器人的感知层会量价齐升在人形机器人降本化的过程中传统零部件电机减速器丝杠等的单BOT价值量会随之降低诚然价值量的降低是源于创新的工程设计和新材料技术的应用传统零部件会更加高效轻量化和成本效益更好新一代电机具有更高的能效减速器的设计更加紧凑丝杠的制造成本得以降低这不仅有助于提高人形机器人的性能和可靠性证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号14人形机器人的时刻系列三Optimus还降低了生产成本使得这些机器人更加容易实现大规模应用图表19工业机器人成本结构图表20人形机器人成本构成预测其他其他126机器人本体减速器36减速器3022本体28控制器12伺服系统伺服系统控制器202410资料来源亿欧智库华创证券资料来源中商产业研究院华创证券以摄像头为例智能化的过程中感知层量价齐升以摄像头为例选择摄像头是因为作为环境感知的重要一环智能化的汽车和人形机器人都需要通过摄像头提供实时的环境信息帮助其感知和理解周围的世界从而使系统能够做出安全智能的决策在智能汽车中L1L2搭载约为5颗摄像头L3等级将搭载8颗L4L5等级预计搭载约20颗同时智能化需求背景下的摄像头更关注对图像的感测和识别对应的像素也不断升级从VGA1M2M8M单颗摄像头价值量正在逐步提升图表21智能化带动传感器使用量增加图表22智能化带动传感器价值量增加资料来源Yole资料来源Omdia机器人L0到L5的过程中产生的需求不仅仅是对传感器用量的增加更多是对传感器适配性和性能的追求根据特斯拉公布的最新视频Optimus已经具备了自我校正和自我纠错能力Optimus可以按颜色对乐高积木进行识别抓取和分类并对放置倾倒的积木重新抓取放置通过使用视觉和关节电机的位置传感器精确定位手和腿的状态并进行校准和标定能够高效完成各种任务目前Optimus使用3个摄像头中间鱼眼摄像头左右各一个视觉摄像头相比于自动驾驶相机拥有的8个摄像头仍有提升空间随着机器人智能化水平的升级对于摄像头的要求将愈发严格以确保能够更准确更可靠地感知环境更有效地执行任务我们认为类比于智能汽车人形机器人感知层传感证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号15人形机器人的时刻系列三Optimus器有望打开量价齐升式的广阔成长空间图表23Optimus使用视觉传感和编码器图表24Optimus对不同颜色乐高积木识别资料来源特斯拉官网资料来源特斯拉官网三机器人感知层应该关注哪些传感器和企业一传统机器人的发展需要哪些传感器机器人需要各种类型的传感器来适应其特定的任务和环境机器人中的传感器可以用于各种任务包括测量力量检测物体导航和定位碰撞检测以及视觉交互等工业机器人通常需要力矩传感器视觉传感器和激光测距仪等以便进行精确的装配和操作自主移动机器人则需要激光雷达超声波传感器和摄像头来感知周围环境实现导航和避障医疗机器人可能需要高精度摄像头和显微镜以进行精细的手术操作农业机器人可能需要多光谱相机和土壤传感器以进行作物监测和管理因此传感器的类型和组合在机器人设计中至关重要以确保其能够有效地执行特定任务和适应不同工作环境图表25不同类型机器人所需要的传感器类型资料来源IDTechEx华创证券机器人中使用的传感器可以分为两类本体感知传感器和外部感知传感器本体感知传证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号16人形机器人的时刻系列三Optimus感器用于测量机器人的内部数据如关节速度力矩位置和力量对于机器人的内部控制和自身定位至关重要而外部感知传感器则用于收集机器人周围环境的信息包括移动或静止物体的距离和速度光强度温度化学成分等等外部感知传感器的种类多样包括触觉传感器力和力矩传感器接近传感器距离传感器视觉传感器等它们用于机器人的导航障碍物识别环境监测等任务使机器人能够与外部世界进行有效的交互和适应不同的工作环境这两类传感器的协同作用使得机器人能够执行各种复杂任务并实现自主性能图表26机器人传感器可分为本体感受和外部感知资料来源IDTechEx华创证券3D传感器是机器人感知层领域发展的重要趋势应用场景逐渐增多3D传感器能够提供详尽的三维环境感知使机器人能够更精确地感知理解和与其周围世界互动通过捕捉三维物体形状距离和深度信息3D传感器能够为机器人提供更强大的导航和避障能力使它们能够在复杂环境中安全移动此外3D传感器还能用于目标识别物体抓取人际交互和增强现实应用提供更丰富的感知和互动经验随着这一技术的不断成熟和普及3D传感器对机器人的性能和多领域应用都具有巨大潜力将为未来的机器人技术带来更广泛的创新和机会图表273D传感器是机器人感知层重要发展方向资料来源IDTechEx华创证券证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号17人形机器人的时刻系列三Optimus二人形机器人的感知层需要哪些传感器对应人类的感知能力传感器可以实现人形机器人的感知层架构感知层是人形机器人的神经系统通过各种类型的传感器来获取关于周围世界的信息就像人类的五官视觉听觉触觉嗅觉和味觉和控制身体平衡一样例如视觉传感器充当了机器人的眼睛用于识别物体导航和视觉反馈听觉传感器则相当于耳朵用于声音感知和声源定位触觉传感器模拟了触觉使机器人能够感知和响应外部物体的力量和触摸IMU可以实现运动过程中的平衡而其他传感器则可以模拟嗅觉和味觉等特殊感知通过这个感知层架构人形机器人能够获得丰富的感知信息从而更好地理解和互动于周围环境执行各种任务以及适应不同的工作场景图表28人类感知与人形机器人传感器人类功能机器人传感器视觉物体的大小明暗颜色动静CCDCMOSLidar深度相机等听觉音高音调音响音强音色音质Mic振动传感器等味觉酸甜苦咸鲜味觉传感器触觉触摸的压迫感触觉传感器嗅觉各种气味气敏传感器痛觉机械温度化学等刺激导致疼痛力传感器温度传感器等前庭觉平衡觉IMU本体觉本体的位置与姿态码盘超声波距离传感器等资料来源传感器专家网华创证券图表29人形机器人所需要的传感器资料来源Yole证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号18人形机器人的时刻系列三Optimus人形机器人的发展伴随着传感器应用种类的增加人形机器人系统可以完成双足行走语音命令识别图像识别的任务需具有健壮的运动控制系统精确的感知能力强大的处理器性能和低功耗的特点因此传感器技术变得更加先进和多样化为人形机器人提供了更丰富的感知和互动能力从最初的基础传感器如触摸传感器和接近传感器到更复杂的视觉传感器声音传感器力和力矩传感器等机器人可以感知和理解周围世界的方式变得越来越多样化多样的传感器应用使人形机器人能够执行各种任务包括导航物体识别语音识别手势控制环境监测等可以在各个领域中发挥作用因此传感器技术的不断演进和应用的不断扩展推动着人形机器人的发展使它们更加智能适应不同的任务和环境并提供更多的创新和便利图表30国内外典型人形机器人传感器模块比较机器人名称国家传感器模块参考图片及其控制系统激光雷达力力矩陀螺仪传感ATLAS美国器等激光红外超声波压力传感器ASIMO日本等六维力位置惯性导航图像微WABIAN-2R日本传感器等LUCY比利时线性编码器旋转式编码器等先行者第四代中国力力矩位置传感器等证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号19人形机器人的时刻系列三Optimus力力矩陀螺仪加速度计传感器汇童2型中国等THBIP-I中国陀螺仪六维力矩位置传感器等优必选六维力矩超声波高精度惯导传中国WALKER感器等资料来源邹离江人形机器人的硬件系统设计华创证券人形机器人主要关注五大传感器力力矩IMU视觉触觉和编码器在人形机器人运动过程中需要通过传感器来检测并收集数据实时精确的获取机器人的空间位置信息以更方便的规划和管控机器人传感器需要采集到人形机器人XYZ三轴上的水平移动信息以及绕XYZ三轴的转动信息这些数据不仅对于导航和路径规划非常重要还可以用于避障自主定位机器人手臂控制稳定性控制等各种应用图表31传感器采集人形机器人运动信息资料来源邹离江人形机器人的硬件系统设计力力矩传感器应用于人形机器人的关节处进行动态步态规划人形机器人中六维力矩传感器主要用在对柔顺控制要求高的手腕和脚踝其中足部六维力力矩传感器是人形机器人中最重要的传感器之一安装在机器人脚部与腿部之间能同时检测人形机器人运动过程中所承受三维空间的力力矩信息为人形机器人控制提供力感信息从而进行动态步态规划2023年特斯拉新款Optimus人形机器人完成了电机扭矩控制力度控证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号证监许可20091210号20