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招商證券:六維力傳感器是高精密力控剛需 人形機器人催生新需求

發布 2024-1-17 下午03:36
© Reuters.  招商證券:六維力傳感器是高精密力控剛需 人形機器人催生新需求
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智通財經APP獲悉,招商證券發佈研究報告稱,六維力/力矩傳感器能夠幫助機器人實現精密、複雜操作,產品本身具有複雜性高、解耦難度大的特點,下游應用廣泛,定製化屬性明顯,目前市場空間較小,國內外企業體量均較小。人形機器人有望帶來百億級的增量市場,核心需求是量產時產品的一致性和穩定性,行業處於發展早期,未來有望持續突破,給予行業“推薦”評級。相關標的:柯力傳感(603662.SH)、東華測試(300354.SZ)、中航電測(300114.SZ)。

招商證券觀點如下:

六維力/力矩傳感器是實現複雜、精密作業的剛需。

六維力/力矩傳感器能夠同時測量三維空間座標系(OXYZ)內的三個力(Fx、Fy、Fz)和三個力矩(Mx、My、Mz),是精密度最高的一類力傳感器。在複雜、精細作業場景下,機器人末端工具或工件與外界環境的接觸力需要被精確地感知,以保證機器人作業質量,此時六維力/力矩傳感器成爲必不可少的選項。

六維力/力矩傳感器的主要難點在於解耦難度大。

1) 幾乎所有多維力傳感器都存在不可消除的維間耦合,爲了從結構上儘可能降低耦合,往往會設計複雜的機械本體結構,導致很難用經典力學知識來建立精確理論模型,給感知系統的建模、信息獲取與處理帶來困難。

2) 部分耦合有非線性的特徵,雖然目前已有一系列能有效消除維間耦合的非線性解耦方法(即算法解耦),但往往比較複雜,而且計算量很大,所需計算時間較長,給實時檢測帶來限制。

3) 傳統的感知系統都基於簡化的模型或者設計師的經驗來進行設計,各維差異性顯著,很難達到精度一致。

4) 爲進行準確的標定,需要用到六維聯合加載設備,六維聯合加載設備非標性強,一般是傳感器企業自研自產,製造成本昂貴,壁壘高。

下游應用廣泛,產品定製化屬性明顯,市場空間較小。

下游主要包括機器人與自動化,汽車行業,醫療手術和康復領域,航天航空領域等;各個下游所要求的量程、分辨率、精度、溫漂等具體性能不同,需要進行鍼對性的設計研發,因此定製化程度較高。據高工機器人產業研究所(GGII)數據,2022年中國市場六維力傳感器銷量爲8360 套,其中機器人行業銷量達4840 套。

按均價2~3 萬元,則2022 年中國六維力傳感器市場規模約2 億元。單價昂貴是六維力/力矩傳感器無法大批量使用的主要原因。

競爭格局:國內以初創公司爲主,下游側重點不同,收入體量較小;海外企業主要領先在產品豐富性和項目經驗上,覆蓋的下游更全面,但整體收入體量也較小,沒有拉開難以逾越的差距。

人形機器人有望帶來百億增量市場。

人形機器人中,六維力/力矩傳感器主要用在手腕(2 個)、腳腕(2 個)。關節力控主要用一維傳感器,其中旋轉關節在減速機外部放置一個力矩傳感器,直線關節使用一個拉壓力傳感器,一共需要28 個。因此,100 萬臺人形機器人對應的六維力/力矩傳感器需求量爲4*100 萬=400 萬套,一維力/力矩傳感器需求量爲28*100 萬=2800 萬套,在這一需求量級下,六維力/力矩傳感器的價格有望出現十倍級的下降,原因在於bom 成本和攤銷成本進一步降低、批量生產的標品有可能實現自動化。假 設量產後六維力價格降低至2000 元,一維力價格降低至100 元,單臺人形機器人對力傳感器的需求=2000*4+100*28=10800 元,百萬臺人形機器人對應的市場空間爲108 億元。

人形機器人的核心訴求在產品一致性和穩定性,有望促進六維力/力矩傳感器從少量定製走向批量標品。六維力/力矩傳感器本身結構複雜,因此量產情況下,保持一致性和穩定性的難度較高,目前銷售模式以小批量定製的項目製爲主,而人形機器人需要的是性能穩定、可批量生產的標品,該行認爲,六維力/力矩傳感器在人形機器人上能否得到大規模應用的關鍵在於能否提高量產的一致性和穩定性,這也是判斷相關公司是否有望勝出的重要標準。

風險提示:宏觀經濟週期性波動風險、新興應用產業化進度不及預期、市場競爭加劇。

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