人形机器人成长空间最大,进展最快的是谁?

佛山商业十三亿 2024-08-20 14:47:32

人形机器人产业化节奏是越来越快,股价催化剂不断。

8.18日仅仅成立一年时间的国内公司智元机器人发布5款商用人形机器人,开启了商业进程,国内人形机器人加速发展。

8.21-25日世界人形机器人大会也即将在北京召开,预计会有更多的突破性产品和技术出现。

上周四的时候拆分了一下人形机器人的产业链价值量,传感器是目前看价值量最大的方向。

传感器为什么这么重要?

人形机器人由控制,感知和执行三个部分构成,其中感知是人形机器人执行和控制的前提条件,而传感器又是智能感知的核心器件。

传感器是一种检测装置,能够感知并响应环境中的物理或化学变化,如温度、压力、光线等,并将这些变化转换成电信号或其他形式的输出,供进一步的分析或控制使用。它们广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域,人形机器人中主要有力矩传感器,触觉传感器,视觉,MEMS惯性传感器等。

传感器的分类

力传感器:这类传感器用于测量机器人关节或肢体在运动过程中所受到的力。它们可以进一步细分为测力传感器和力矩表等。力传感器帮助机器人理解其与环境的交互,实现精确的运动控制和力的调节。

触觉传感器:触觉传感器模拟人类的触觉,能够感知接触、冲击、压迫等机械刺激。它们在机器人抓取物体和进行精细操作时尤为重要,可以提供关于接触表面的质地、硬度等信息,帮助机器人进行更复杂的交互。

视觉传感器:视觉传感器使用光作为媒介来测量物体的位置、速度、形状等物理量。它们是非接触式测量工具,可以提供关于环境的视觉信息,使机器人能够进行物体识别、导航和路径规划等任务。

力传感器投资空间有多大

人机机器人中所使用的传感器种类及其预计总价值是多少?

目前,一台人形机器人预计会集成多种传感器,包括一维力传感器、六维力传感器、异质传感器、触觉传感器(电皮肤)、双目视觉传感器以及灌传感器等。这些传感器的总价值大约为23.8万元人民币,这使得降本成为一个必然需求,力传感器由于用量较大且目前价值较高,被认为是最有可能优先被国产化替代的重点。

力传感器

多维力传感器在人形机器人领域中主要作用有三方面:力控制、平衡稳定控制、安全防护控制。

六维力矩传感器是价值量最高的,对于人形机器人尤其重要,因为它们可以安装在手腕、手臂或脚等部位,实时监测机器人与环境的交互力,实现精确控制和柔顺性操作。同时六维力传感器研发难度大,对精度,准度和串扰性能要求高,

六维力矩传感器技术原理是什么?

六维力矩传感器是一种同时测量三个力及其方向(XYZ轴)的传感器,能够在机器人中为力的控制和运动控制提供精确的数据支持。这类传感器通过复杂的内部算法实现了各个方向力和力矩之间干扰的精准测量,并能在六维度联合承载的情况下保证测量值的误差不超过0.3FS/0.300,即使在航空航天和军事领域的应用中,也需具备较高的精度。目前,六维力矩传感器在机床、机器人、汽车测试等领域均有广泛应用,但由于成本较高,实际应用范围受到限制。

六维力矩传感器应用

六维力矩传感器的技术壁垒有多大

六维力矩传感器面临的主要技术壁垒包括弹性体结构设计、标准校准与数据采集以及解耦算法。弹性体结构的设计直接影响测量精度,一体化、串联式或梁状结构各有优缺点,需权衡加工成本和解耦算法的要求。同时,为了实现精确标定,需要大量数据采集,并结合组合定律进行非线性拟合。然而,由于六维力矩传感器的数据需求远高于一维力矩传感器,其标定设备更加复杂且设计难度较大,因此往往由六维力矩传感器生产企业自行设计并委托外部加工生产,以确保设备能够匹配自身的非标特性。最后,解耦算法对于消除各方向力之间可能产生的干扰至关重要,是提高整体精度的关键环节之一。

六维力矩传感器的市场规模现状如何?未来发展前景如何?

当前国内市场中,六维力矩传感器市场规模较小,仅约2.39亿元,销量不足1万套,主要应用于机器人行业。预计到2027年,中国六维力矩传感器的销量有望增长至8.4万套,市场规模将超过15亿元,复合增长率将达到60%-45%。同时,由于六维力矩传感器在人形机器人中的广泛应用潜力巨大,若未来人形机器人产量达到百万级别,六维力矩传感器价格有望降至每台几千元左右,届时新增市场规模可达数百亿元

力传感器市场空间测算

当机器人需求量到100万台时对应力传感器的市场增量空间超过450亿(目前传感器处于产业化初期 单价较高,后续的降本空间为推算,可能降本会比预期幅度更大)

力传感器特别是六维力矩传感器具有极高的技术壁垒,目前主要被海外厂商占据,有国产化和降本的需求,其市场增量目前看是人形机器人领域市场规模最大的,作为高壁垒高价值的环节预计也将带来非常不错的投资机会。

哪些公司值得关注?

MIR统计2023年国内六维力传感器市占率前十的厂商7加是外资品牌,占据超过7成以上的市场份额,竞争领先的宇立仪器,坤维科技还未在A股上市,上市企业中柯力传感,安培龙,华培动力,东华测试目前亮点颇多。

柯力传感

国内应变式传感器龙头企业,称重传感器市占率第一,积极布局人形机器人产业,加速多维力学传感器研发和投资已有测重测力、静态扭矩、多维力等传感器,进行了多款扭矩传感器、多维力传感器(包括二维、三维、六维)等产品的送样和试制。

公司专注于传感器行业,通过战略投资,拥有31家子公司,并以每年新增2-3家控股子公司和3-4家参股公司的速度扩张。

业绩表现

2018年-2023年公司的营收从7.09亿增长到10.72亿,净利润1.41亿增长到3.12亿,经营非常稳健

毛利率相对比较稳定保持在38%-43%区间,产品竞争力非常不错

人形机器人领域亮点:

通过自主研发,成功推出一系列高端力学传感器产品,包括二维力、三维力、六维力传感器,以及扭矩和微型测力传感器。这些产品已进入小批量生产和销售阶段,广泛应用于机器人监测、曲面研磨、医疗设备等高端领域。公司还积极拓展触觉、视觉传感器领域,储备了多个高潜力项目,为未来的市场机遇做好了充分准备。2024年,公司将重点突破工业和协作机器人传感器技术,推动产品向低成本、低功耗、微尺寸方向发展,同时加速数字式六维力传感器的研发,以满足日益增长的市场需求。

公司在六维力传感器领域取得显著进展,已成功开发产品并完成技术验证,目前正向一家国内人形机器人企业送样,并为四家国内客户定制生产,T链进展积极。凭借规模化量产能力和成本控制优势,公司在机器人传感器国产化浪潮中占据先发地位

安培龙

安培龙公司专注于智能传感器的研发、生产和销售。其产品线涵盖热敏电阻、温度传感器、压力传感器等,广泛应用于汽车、智能家居、智慧医疗、物联网和消费电子等多个领域。公司与比亚迪、上汽集团、华为等国内外知名企业建立了合作关系,销售网络覆盖全球,展现出其产品的市场竞争力和行业影响力。

业绩表现

2019-2023年公司营收从3.51亿增长到7.41亿,净利润从2700万增长到23年的0.8亿,经营相对稳健,于同为传感器的柯力传感比利润率稍低。

公司主要收入来源是温度和压力传感器,23年财报温度传感器占比49%,压力传感器占比47%。

人形机器人亮点:

技术壁垒强

安培龙已经组件专门的力传感器研发团队,公司拥有MEMS芯片设计能力,已研发出基于MEMS硅基应变片+玻璃微熔工艺的力矩传感器,(海外龙头六维力传感器ATI也主要采用MEMS技术路线)可应用于机器人的关节模组,能够实时感知各关节扭矩和控制末端力,提高机器人的安全性能和交互性能,可满足工业机器人、协作机器人、人形机器人等机器人对力测量的精确需求

进展

基于MEMS硅基应变片+玻璃微熔工艺的力矩传感器,其结合了安培龙在传感器技术领域的先进经验以及天机智能在机器人算法领域的创新实力,与天机智能在机器人已经有合作。

东华测试

国内领先的结构力学性能测试企业,基于公司几十年传感器研发经验,公司已经研发出六维力矩传感器,在部分机器人主机厂合作实验,处于行业领先地位。根据24H1业绩预告,净利润6800-7800万铜币增长51.09%-73.31%。

华培动力

通过并购进汽车传感器赛道,在人形机器人传感器领域,公司定位于六维力传感器和柔性传感器,具有玻璃微熔工艺技术和MEMS芯片的设计能力,预计今年会有产品出来。

其他传感器

凌云股份,汉威科技,八方股份,昊志机电,奥迪威,康斯特等

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