机械设备行业：机器人硬件拆解6末端触觉与力控-231221（29页）.pdf

1、 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报告|行业深度 2023 年 12 月 21 日 机械设备机械设备：机器人硬件拆解机器人硬件拆解 6：末端触觉与力控：末端触觉与力控 人形机器产业化加速，各类传感器是提升机器人性能的核心。人形机器产业化加速，各类传感器是提升机器人性能的核心。Tesla 推出的新一代机器人 Optimus gen 2 加速了人形机器人产业化的推进，新一代Tesla 人形机器人中最大的增量各类传感器之间的协调使用让 Optimus gen 2 整体的性能大幅提升。人形机器人中使用到的传感器主要分为内传感器和外传感器：内传感器通常和电机等安装在一起以便电机

2、更好的完成伺服控制，如测量电机转子位置和角度的霍尔传感器、磁编码器、光电编码器等；外传感器主要有力/力矩传感器、MEMS 传感器、柔性传感器、视觉传感器和距离传感器等。机器人中的力机器人中的力/力矩传感器通常集成在执行器中和用于载荷高的关节处。力矩传感器通常集成在执行器中和用于载荷高的关节处。由于减速器有摩擦（若配谐波减速器，还会有较高的能量损耗），执行器中电机内部依靠电流环算反馈力存在一定误差，因此更精确的做法是在电机后端集成力传感器来计算反馈力。此外，人形机器人的脚腕等关节处载荷大、方向随机，通常采用力矩传感器。由于力矩传感器中应变片贴片、六维力信号的非线性解耦解算难度较高等原因导致国内外

3、产品目前仍有一定差距。末端触觉是末端触觉是 Optimus Gen-2 最大增量，最大增量，MEMS 传感和电子皮肤是主流传感和电子皮肤是主流方案。方案。MEMS 传感器的核心在于 MEMS 芯片和 ASIC 芯片，MEMS 传感器芯片的制程均处于微米级/百纳米级别，但其有机械结构等，因此 MEMS芯片和 ASIC 芯片的核心在于设计和制造工艺，设计和工艺不佳会带来传感器一致性和良率不佳等问题。考虑到电子皮肤商业化后的成本和实用性，我们认为，人形机器人末端传感终局形态或为电子皮肤。电机编码器芯片设计壁垒高，磁编码器芯片已逐步实现国产化。电机编码器芯片设计壁垒高，磁编码器芯片已逐步实现国产化。有

4、刷电机中的碳刷换向器需固定更换，因此人形机器人中多用无刷电机，无刷电机的核心在于驱控芯片和位置角度传感器（编码器），而编码器的核心均在于芯片，磁编码器目前已逐步实现国产化，光电编码器芯片由于难度较高仍处于实现国产化进程中。投资建议：投资建议：建议关注国内领先的 BDLC 电机驱控芯片设计厂商峰岹科技，3D 视觉感知技术领军者奥比中光，国内电子皮肤稀缺标的汉威科技，国内领先的结构力学性能研究解决方案提供商东华测试，国内领先的六维力传感器品牌柯力传感，国内 MEMS 传感器芯片设计龙头敏芯股份等。风险提示风险提示：宏观经济风险，研发进展不及预期风险，下游进展不及预期，市场竞争加剧风险，市场空间测算

5、风险。增持增持（维持维持）行业行业走势走势 作者作者 分析师分析师 张一鸣张一鸣 执业证书编号：S0680522070009 邮箱： 分析师分析师 何鲁丽何鲁丽 执业证书编号：S0680523070003 邮箱： 相关研究相关研究 1、机械设备：机器人硬件拆解五：灵巧手传动装置解析2023-11-23 2、机械设备：上海机器人政策落地，2025 年将打造千亿级机器人产业规模2023-10-28 3、机械设备：谷歌发布 RT-2 模型，机器人产业进展加快2023-08-07 -16%0%16%2022-122023-042023-082023-12机械设备沪深300 2023 年 12 月 21

6、 日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 内容目录内容目录 1 人形机器人产业化加速，传感器是仿生机器人的关键.4 1.1 Tesla 推出 Optimus gen2，传感器助力机器人性能全面提升.4 1.2 机器人了解周围环境需要广泛的信息，传感器是重要的“中介”.5 2 力/力矩传感器：机器人常用应变式六维，制造工艺难度大.6 3 触觉传感器：测量其本体与环境之间的物理交互信息.10 3.1 MEMS 传感器：广泛应用于机器人中，压阻式压力传感器可用于手部.10 3.2 电子皮肤：或为机器人触觉终局形态，目前发展最成熟的为压阻式.14 4 内传感器（编码器等）：国产替