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1、 机械设备/行业深度分析报告/2024.02.06 请阅读最后一页的重要声明!电子皮肤行业深度研究报告 证券研究报告 投资评级投资评级:看好看好(维持维持)最近 12 月市场表现 分析师分析师 佘炜超 SAC 证书编号:S0160522080002 分析师分析师 孟欣 SAC 证书编号:S0160523090002 联系人联系人 孙瀚栋 相关报告 1.工控自动化行业专题 2024-01-24 2.机械军工行业 2024 年投资策略 2023-12-18 3.特斯拉推出 Optimus Gen 2,人形机器人产业化加速 2023-12-13 赋予机器人柔性触觉,提升精细化感知能力赋予机器人柔性触
2、觉,提升精细化感知能力 核心观点核心观点 电子皮肤电子皮肤是人形是人形机器人与外界环境感知的桥梁机器人与外界环境感知的桥梁。人类皮肤具有延展性、自愈能力、高机械韧性、触觉感知能力等特性,电子皮肤是模仿人类皮肤的特性以及附加功能的设备,本质上是一种仿生柔性触觉传感器系统。电子皮肤通过传感单元检测外部环境,并且结合了触觉感知功能和柔性机械特性,目前主要应用于健康监测、人机交互和机器感知领域,在机器人与外界感知的过程中起到至关重要的作用。柔性触觉传感器是电子皮肤柔性触觉传感器是电子皮肤的核心的核心传感元件传感元件,市场规模不断扩大。,市场规模不断扩大。传感技术是机器人感知环境的基础,传统的触觉传感器
3、存在笨重和硬脆的缺点,柔性触觉传感器则具备类似于人类皮肤的柔韧性,可以适应任意载体形状,更利于测量物体表面受力信息、感知目标物体性质特征。根据智研咨询数据,2022年全球柔性传感器市场规模约 19.31 亿美元,预计 2022-2029 年 CAGR 为15.6%,医疗及机器人领域需求为其增长的主要驱动力。2022 年中国柔性传感器需求量为 4923.1 万个,年产量为 1634 万个,国产化率也在逐步提高,2022年中国柔性传感器国产化率为 32.50%。特斯拉特斯拉 Optimus 指尖触觉持续升级,机器人赋予电子皮肤增量市场。指尖触觉持续升级,机器人赋予电子皮肤增量市场。2023 年 1
4、2 月,特斯拉发布 Optimus Gen2 demo 视频,机器人已具备夹持鸡蛋的能力,灵巧手自由度增加到了 11 个,并且配备触觉传感器;2024 年 1 月,特斯拉更新 Optimus 进展,机器人已具备连续折叠 T 恤的能力,指尖的精细化水平再度提升。根据 GGII 预测,到 2030 年全球人形机器人市场规模有望超过 200 亿美元,中国人形机器人市场规模将达到 50 亿美元。人形机器人赋予电子皮肤新的增量市场,多维度的触觉传感系统或将成为人形机器人的“第二感官”。投资建议投资建议:电子皮肤是新型的仿生柔性触觉传感系统,在人形机器人与外界感知的过程中起到至关重要的作用。国内部分厂商拥
5、有柔性触觉传感器生产布局,均处于早期阶段,多功能柔性触觉传感技术仍是国内“卡脖子”技术。人形机器人的需求驱动有望带来电子皮肤的大规模应用,加速国产品牌技术进阶。建议关注国内技术水平较高的触觉传感器制造商,包括汉威科技、苏试试验、奥迪威、弘信电子等。风险提示:风险提示:人形机器人进展不及预期,柔性触觉传感工艺研发不达预期,算法进展不达预期,柔性材料价格上涨增加成本风险,市场竞争加剧将影响产业链盈利能力等。-29%-22%-16%-9%-2%5%机械设备沪深300上证指数 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 2 行业深度分析报告/证券研究报告 表表 1:重点公司投资评级:重点公司投资
6、评级:代码代码 公司公司 总市值总市值(亿元)(亿元)收盘价收盘价(02.05)EPS(元)(元)PE 投资评级投资评级 2022A 2023E 2024E 2022A 2023E 2024E 300007 汉威科技 40.15 12.26 0.85 1.06 1.00 19.88 11.61 12.28 未覆盖 300416 苏试试验 55.43 10.9 0.73 0.67 0.89 41.32 16.25 12.28 未覆盖 832491 奥迪威 19.08 13.52 0.38 0.57 0.67 25.74 23.66 20.23 未覆盖 300657 弘信电子 57.24 11.7
7、2-0.66-0.41 0.33 -36.00 未覆盖 数据来源:iFinD,财通证券研究所(未覆盖公司预测数据来自 iFinD 一致预期)9ZwVyWjVlWaUpW8OcM8OmOoOsQsOiNpPnPjMqQtMbRqQuNxNnRoPNZqQnM 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 3 行业深度分析报告/证券研究报告 1 电子皮肤为机器触觉感知系统,技术壁垒较高电子皮肤为机器触觉感知系统,技术壁垒较高.5 1.1 电子皮肤:机器人与外界环境感知的桥梁电子皮肤:机器人与外界环境感知的桥梁.5 1.2 柔性触觉传感器:电子皮肤的核心感知元件柔性触觉传感器:电子皮肤的核心感知
8、元件.8 1.3 技术壁垒:核心难点主要包括材料技术壁垒:核心难点主要包括材料/制造制造/算法算法.10 2 柔性传感器处于产业化早期阶段,成长空间广阔柔性传感器处于产业化早期阶段,成长空间广阔.13 2.1 市场规模呈快速增长趋势,国内厂商多处于布局早期市场规模呈快速增长趋势,国内厂商多处于布局早期.13 2.2 人形机器人为柔性触觉传感器带来新的增量空间人形机器人为柔性触觉传感器带来新的增量空间.15 3 海外及国内柔性触觉传感器公司介绍海外及国内柔性触觉传感器公司介绍.17 3.1 海外领先企业介绍海外领先企业介绍.17 3.2 国内领先企业介绍国内领先企业介绍.19 4 投资建议投资建
9、议.23 5 风险提示风险提示.23 图图 1.生物皮肤生物皮肤 vs 电子皮肤电子皮肤.5 图图 2.机器人触觉传感系统的层次功能和结构图机器人触觉传感系统的层次功能和结构图.6 图图 3.机器人由自动化向智能化进化机器人由自动化向智能化进化.6 图图 4.在手腕、脚踝关节等处更适用六维力矩传感器在手腕、脚踝关节等处更适用六维力矩传感器.6 图图 5.电子皮肤的组件概述及技术要求电子皮肤的组件概述及技术要求.7 图图 6.电子皮肤的下游应用领域电子皮肤的下游应用领域.8 图图 7.触觉传感器在机器人物体属性识别中的应用触觉传感器在机器人物体属性识别中的应用.9 图图 8.电容式柔性触觉传感器
10、原理图电容式柔性触觉传感器原理图.9 图图 9.电容式柔性触觉传感器原理图电容式柔性触觉传感器原理图.11 图图 10.阵列式触觉传感器模型阵列式触觉传感器模型.12 图图 11.触觉传感器图形处理系统示例触觉传感器图形处理系统示例.12 图图 12.全球智能传感器市场规模全球智能传感器市场规模.13 图图 13.中国智能传感器市场规模中国智能传感器市场规模.13 图图 14.全球智能传感器产值分布全球智能传感器产值分布.13 图图 15.全球柔性传感器市场规模全球柔性传感器市场规模.14 内容目录 图表目录 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 4 行业深度分析报告/证券研究报告
11、 图图 16.全球柔性传感器需求量、均价情况全球柔性传感器需求量、均价情况.14 图图 17.中国柔性传感器市场规模中国柔性传感器市场规模.15 图图 18.2022 年中国柔性传感器市场区域分布年中国柔性传感器市场区域分布.15 图图 19.中国柔性传感器供需情况中国柔性传感器供需情况.15 图图 20.中国柔性传感器国产化率中国柔性传感器国产化率.15 图图 21.特斯拉特斯拉 Optimus Gen2 示范夹鸡蛋示范夹鸡蛋.16 图图 22.特斯拉人形机器人示范折叠特斯拉人形机器人示范折叠 T 恤恤.16 图图 23.2022-2028 年全球人形机器人市场规模预测趋势图(亿美元)年全球
12、人形机器人市场规模预测趋势图(亿美元).16 图图 24.Novasentis 触觉执行器触觉执行器.17 图图 25.JDI 传感器产品传感器产品.18 图图 26.Tekscan 传感器产品传感器产品.18 图图 27.能斯达柔性传感器产品能斯达柔性传感器产品.19 图图 28.弘信电子弘信电子 FPC 产品产品.20 图图 29.奥迪威压触传感器和震动传感器奥迪威压触传感器和震动传感器.21 图图 30.帕西尼感知科技触觉灵巧手帕西尼感知科技触觉灵巧手 DexH5.21 图图 31.力感科技传感器产品系列力感科技传感器产品系列.22 图图 32.墨现科技墨现科技 FLX 系列薄膜压力传感
13、器系列薄膜压力传感器.22 表表 1.电子皮肤对应于人类皮肤的要求电子皮肤对应于人类皮肤的要求.6 表表 2.机器人对电子皮肤应用提出的要求机器人对电子皮肤应用提出的要求.7 表表 3.电阻型柔性触觉传感器的两种细分方式比较电阻型柔性触觉传感器的两种细分方式比较(压阻式压阻式 vs 应变式应变式).10 表表 4.柔性触觉传感器各类技术比较柔性触觉传感器各类技术比较.10 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 5 行业深度分析报告/证券研究报告 1 电子皮肤为机器触觉感知系统,技术壁垒较高电子皮肤为机器触觉感知系统,技术壁垒较高 1.1 电子皮肤:机器人与外界环境感知的桥梁电子皮肤
14、:机器人与外界环境感知的桥梁 皮肤是人体与外界环境交流的桥梁。皮肤是人体与外界环境交流的桥梁。皮肤是人体最大的器官,其重量约占人体体重的 16%,成人皮肤平均总面积约为 1.5m2。人体通过皮肤感知外界压力和温度,感受物体的表面形状质地,具有保护、排泄、调节体温和感受外界刺激等功能。人类皮肤由表皮层、真皮层和皮下组织构成,并由复杂的血管神经网络连接。图1.生物皮肤 vs 电子皮肤 数据来源:商业新知官网,财通证券研究所 对应人类触觉传感系统,机器人的触觉感知系统可以分为三个模块对应人类触觉传感系统,机器人的触觉感知系统可以分为三个模块:第一层:传感层。第一层:传感层。机器人系统中的传感层,对标
15、了人类触感系统的感受器。传感层是整个系统最基本的、最底层的结构。在这个部分,主要由传感器和传感器信息的偏置、调理、数据采集系统构成。第二层:传输层。第二层:传输层。传输层主要是将物理信号转化为数字信号,并传输到数据分析程序,这个过程与神经中枢传递动作电位信号的逻辑相似。传感器直观数据为温度、电压等模拟数据,为了对数据进行更好的传输,需要对模拟数据进行解码、融合,使模拟信号变为数字信号,以传输到数据分析的“大脑”。第三层:控制层。第三层:控制层。控制层是机器人的“大脑”,通过数据分析工具和算法,数字信号经过分析&计算,系统会构建用于感知交互对象的数据模型和特性模型(例如物体的形状、温度等),并控
16、制机器人发出操作命令,完成相应的抓夹、避障、工具操作等动作。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 6 行业深度分析报告/证券研究报告 图2.机器人触觉传感系统的层次功能和结构图 数据来源:朱盛鼎触觉传感器与电子皮肤研究进展,财通证券研究所 电子皮肤是新型的仿生柔性触觉传感系统,提升机器人的外界感知能力。电子皮肤是新型的仿生柔性触觉传感系统,提升机器人的外界感知能力。人类皮肤具有延展性、自愈能力、高机械韧性、触觉感知能力等特性,电子皮肤是模仿人类皮肤的特性以及附加功能的设备,本质上是一种仿生柔性触觉传感器系统。电子皮肤模仿了人类皮肤的特征,可以附着在机器表面,通过传感单元检测外部环境
17、,并且结合了触觉感知功能和柔性机械特性,在机器人与外界感知的过程中起到至关重要的作用。表1.电子皮肤对应于人类皮肤的要求 属性属性 人体皮肤人体皮肤 电子皮肤电子皮肤 空间分辨率 1mm 1-2mm 时间分辨率 20-40ms 1-10ms 感应范围 10kPa 1-1000g 迟滞现象 高 低 数据来源:Mallory L.Hammock 25th Anniversary Article:The Evolution of Electronic Skin(E-Skin):A Brief History,Design Considerations,and Recent Progress,财通证券
18、研究所 电子皮肤需要大量传感元件的宏观集成,最终传输信号给机器人“大脑”。电子皮肤需要大量传感元件的宏观集成,最终传输信号给机器人“大脑”。电子皮肤一般是由电极、介电材料、活性功能层、柔性基材组成。当外界施加压力时,活性功能层将应变、湿度、温度等信号转换为可检测的电信号,位于功能层两侧的电极层接受并对电信号进行传输,最终信号传输到机器人“大脑”,完成一次“触觉”传递过程。图3.机器人由自动化向智能化进化 图4.在手腕、脚踝关节等处更适用六维力矩传感器 数据来源:蓝海星智库公众号,财通证券研究所 数据来源:Ravinder DahiyaE-Skin:From Humanoids to Human
19、s,财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 7 行业深度分析报告/证券研究报告 电子皮肤要成为机器人身体的有效组成部分,需要具备一系列功能和形态学特征。表2.机器人对电子皮肤应用提出的要求 属性属性 具体要求具体要求 面积 参考人类皮肤(约 1.5m2)有约 45000 个触觉/压力敏感感受器,机器人如果要对标人类的柔性感知,需大面积地配备电子皮肤来测量多个触觉参数 位置 为了在整个身体上获得不同程度的敏感度,需要合理放置传感器。基地 传感器和相关电子元件应集成在柔软且可拉伸的基底上,以适应 3D 表面 数据 需要通过本地处理或神经计算提取有用信息,并处理大量传感器生
20、成的数据 能耗 需要高性能、低功耗快速响应的电子元件,保持低功耗。足够的能源:用于触觉传感器和相关电子元件的操作,特别是对于能源自主型机器人。数据来源:Ravinder DahiyaE-Skin:From Humanoids to Humans,财通证券研究所 图5.电子皮肤的组件概述及技术要求 数据来源:人机交互研究院公众号,财通证券研究所 电子皮肤应用广泛,集传感能力等多种特性于一体,主要应用于健康监测、人机电子皮肤应用广泛,集传感能力等多种特性于一体,主要应用于健康监测、人机交互和机器感知领域。交互和机器感知领域。由于材料、基底、结构和传感器件等选择不同,设计出的电子皮肤的类型和特性会有
21、所不同,进而满足下游各种传感需求。(1)健康监测健康监测:电子皮肤相较于现有的穿戴健康监测设备,不止可以监测心血管信号、呼吸信号、血压及体温等基础物理信号,还可以监测乳酸、汗水流失率、葡萄糖等化学信号,使人类对生理状态的认知得到质的提升;(2)人机交互人机交互:人机交互通常使用视觉识别技术,但仅靠视觉感知很难处理涉及近 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 8 行业深度分析报告/证券研究报告 距离接触和某些表达信息(如声音)的操作。而电子皮肤则能够实现紧密连接,实现精确、长期、多位置的传感和驱动;(3)机器感知机器感知:机器人和假肢是电子皮肤最重要的工程应用领域最重要的工程应用领域
22、之一,可以帮助人类准确和快速地进行各种操作。图6.电子皮肤的下游应用领域 数据来源:Xiandi Wang 等Recent Progress in Electronic Skin,财通证券研究所 1.2 柔性触觉传感器:电子皮肤的核心感知元件柔性触觉传感器:电子皮肤的核心感知元件 柔性触觉传感器是电子皮肤中最重要的传感元件之一。柔性触觉传感器是电子皮肤中最重要的传感元件之一。传感技术是机器人感知环境的基础,触觉传感器可以通过物理接触获得物体表面的相关特性,并将外界的信号转化为物理信号。传统的触觉传感器以各种刚性材料为敏感元件,存在笨重和硬脆的缺点;柔性触觉传感器则具备类似于人类皮肤的柔韧性,可
23、以适应任意载体形状,更利于测量物体表面受力信息、感知目标物体性质特征。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 9 行业深度分析报告/证券研究报告 图7.触觉传感器在机器人物体属性识别中的应用 数据来源:Jie Jin 等Progress on Flexible Tactile Sensors in Robotic Applications on Objects Properties Recognition,Manipulation and Human-Machine Interactions,财通证券研究所 按照转换信号原理的不同,柔性传感技术主要分为电容型、电阻型、压电型等。按照转
24、换信号原理的不同,柔性传感技术主要分为电容型、电阻型、压电型等。(1)电容型电容型:原理是将单个触元的上、下电极嵌入电极层,通过间隔层隔开,形成平行板电容器。当通过触点与外界接触,两电极间隔发生改变并且生成电容信号,经过解算可得知整个触觉传感器上表面的受力情况。图8.电容式柔性触觉传感器原理图 数据来源:孙一心等柔性电容式触觉传感器的研究与实验,财通证券研究所(2)电阻型:电阻型:原理是将压力变化转换成电阻或者电流的变化,目前柔性传感技术较为成熟的一种,应用领域也更加广泛。根据检测原理,可以细分为压阻式柔性传感和电阻应变式柔性传感两种机制。压阻式:利用单晶硅材料压阻效应制成,主要用于检测压力、
25、拉力以及可以转变为力的变化的其他物理量;应变式:以电阻应变计为转换元件的传感器,将工程构件上的应变(即尺寸变化)转换成为电阻变化的变换器,由弹性元件和敏感单元组成,敏感单元是核心。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 10 行业深度分析报告/证券研究报告 表3.电阻型柔性触觉传感器的两种细分方式比较(压阻式 vs 应变式)原理 示意图 机制 优点 缺点 压阻式 柔性传感 电阻随压力的变化而变化,主要取决于电阻率 灵敏度与精度高;易于小型化和集成化;结构简单可靠;鲁棒性好;动态特性好 不易实现微型化;功耗高;易受噪声影响;接触表面易碎 应变式 柔性传感 电阻随压力的变化而变化,主要取
26、决于应变 精度高,测量范围广;使用寿命长,价格低廉 具有较大非线性;输出信号较弱 数据来源:杨平安等电阻式柔性触觉传感器的研究进展,财通证券研究所(3)压电型压电型:原理为压电材料在受压力时产生正负相反的电荷,且电荷数量与材料所受到的力呈正相关,也就是该种触觉传感器可以自发电,这使其具有广泛的应用前景。描述压电材料压电性能最重要的参数是压电常数,体现压电材料将机械能转化为电能或者将电能转化为机械能的能力,越大越好。表4.柔性触觉传感器各类技术比较 分类分类 传感原理传感原理 核心核心难难点点 优点优点 缺点缺点 示意图示意图 电容式 构造电容器,通过改变间隔等改变电容形成信号 聚焦于介电层结构
27、(球状、柱状等)、介电材料(如高弹材料)能量消耗小、信号漂移小、动态响应好 易受外部电源和外场干扰(如噪音)电阻式 将压力变化转换成电阻或者电流的变化 衬底材料、敏感材料选择;单元结构、集成阵列上的设计 高精度灵敏度、宽量程、结构简单、易于量产、过载承受能力强 柔韧与灵敏兼顾困难、难以剪裁拼接、能耗最高 压电式 据压电效应,受力后产生不同数量电荷形成信号 高压常数电材料(如PVDF)、复合材料的制备成本 自发电、响应频带宽、灵敏度高、信噪比大 只能测量动态力、弱力转化电信号能力较差、穿戴受限(含重金属元素)数据来源:孙一心等柔性电容式触觉传感器的研究与实验,朱盛鼎等触觉传感器与电子皮肤研究进展
28、,Jie Jin 等Progress on Flexible Tactile Sensors in Robotic Applications on Objects Properties Recognition,Manipulation and Human-Machine Interactions,杨平安等电阻式柔性触觉传感器的研究进展,侯星宇等柔性压力传感器的原理及应用,白永强传感器及检测技术,王俊博等压电式触觉传感器的优化与应用的研究进展,财通证券研究所 1.3 技术壁垒:核心难点主要包括材料技术壁垒:核心难点主要包括材料/制造制造/算法算法 材料端:柔性基底和导电材料的耐用度、分辨率等影响
29、传感器性能。材料端:柔性基底和导电材料的耐用度、分辨率等影响传感器性能。基于复合材料的柔性压力传感器的功能材料一般由柔性基体和导电填料这两部分构成,柔性 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 11 行业深度分析报告/证券研究报告 基底、导电材料的选择都对传感器的性能有重要影响。近些年来,如聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯等柔性高分子聚合物材料被用于制作柔性基底,如碳纳米管、石墨烯等碳基导电填料兼具高导电性与低成本优点,如聚苯乙烯磺酸盐等具有导电性的高分子材料也逐渐被用来做导电填料,但由于这些材料对耐用度和分辨率的指标要求较高,同时测量的一致性较难保证。材料在经过多次使用以后,测
30、量结果产生的漂移和误差会越来越大。在实际应用中,耐用度和分辨率也是该类型触觉传感器是否能够商用的重要指标。图9.电容式柔性触觉传感器原理图 数据来源:美国化学学会纳米(ACS Nano),财通证券研究所 制造端:阵列式布局的制造成本、拼接、串扰问题等仍有待突破。制造端:阵列式布局的制造成本、拼接、串扰问题等仍有待突破。虽然在对单个传感单元的研究中,无论是传感单元的灵敏度、分辨率、柔弹性等性能都已经取得突破,但是阵列式触觉传感器在成本、拼接、串扰等难题上的进步空间还很大。主要存在以下几方面难点:第一,高端触觉传感器价格昂贵,且大面积部署成本很高;第二,触觉传感器在扩展以后会带来大量的走线,测量环
31、境和电路也会发生变化,这对测量结果的一致性带来挑战;第三,基底材料、触感材料的拼接、电子电路的连通都会让测量过程有更多未知干扰,进而造成测量数据失真,即使是同质传感器的融合,调节起来也并非“1+1=2”那么简单。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 12 行业深度分析报告/证券研究报告 图10.阵列式触觉传感器模型 数据来源:爱企查(广东省科学院半导体研究所专利),财通证券研究所 算法端:传输信号涉及多种物理量,标定机制更复杂。算法端:传输信号涉及多种物理量,标定机制更复杂。传统传感器的信号转化路径一般遵循以下流程:传感器将信号从其他物理波形转换成电流或电压波形,然后通过数字电路对
32、这些波形进行处理,并以电磁波的形式传输,再由另一个传感器接收和转换成需要的信号形式。而阵列式触觉传感器,一次测量往往会涉及三维力,甚至温度、硬度等多种物理量;如果是集成式触觉传感器,单体触觉感知单元信号相互之间也会产生干扰。所以,触觉传感器的标定机制远复杂于其他类型传感器。图11.触觉传感器图形处理系统示例 数据来源:帕西尼感知科技官网,财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 13 行业深度分析报告/证券研究报告 2 柔性传感器处于产业化早期阶段,成长空间广阔柔性传感器处于产业化早期阶段,成长空间广阔 2.1 市场规模呈快速增长趋势,国内厂商多处于布局早期市场规模呈快
33、速增长趋势,国内厂商多处于布局早期 中国智能传感器市场规模超千亿元,增速高于全球平均水平。中国智能传感器市场规模超千亿元,增速高于全球平均水平。(1)全球市场全球市场:据中国物联网研究院发布的 中国智能传感器产业发展报告,全球总量上看,2022 年全球智能传感器市场规模为 418.6 亿美元,预计 2025 年全球智能传感器市场规模将达到 572.5 亿美元,预计未来三年 CAGR 达到 11%。(2)国内市场国内市场:我国智能传感器市场规模快速增长,据中国物联网研究院发布的中国智能传感器产业发展报告,2019-2022年我国的智能传感器市场规模从783.9亿元上升至1154.4亿元,2025
34、 年我国的智能传感器市场规模有望达到 1795.5 亿人民币,预计未来三年CAGR 约为 15.86%,高于全球平均水平。图12.全球智能传感器市场规模 图13.中国智能传感器市场规模 数据来源:中国(无锡)物联网研究院中国智能传感器产业发展报告,财通证券研究所 数据来源:中国(无锡)物联网研究院中国智能传感器产业发展报告,财通证券研究所 欧美拥有成熟的传感器产业链,亚太地区呈快速增长态势。欧美拥有成熟的传感器产业链,亚太地区呈快速增长态势。以区域角度划分,欧洲、美国、日本等地拥有良好的技术基础,产业链上下配套成熟,几乎垄断了“高、精、尖”智能传感市场。根据中国物联网研究院发布的中国智能传感器
35、产业发展报告援引赛迪顾问数据,美国、欧洲、日本三区域合计占据了市场 92.8%的产值,亚太地区也占据一定市场份额,并且近年来呈现出快速增长态势。图14.全球智能传感器产值分布 30035040045050055060020192020202120222023E 2024E 2025E全球智能传感器市场规模(亿美元)500800110014001700200020192020202120222023E2024E2025E中国智能传感器规模(亿元人民币)43%30%20%6%1%美国欧洲日本亚太地区(除日本)其他 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 14 行业深度分析报告/证券研究报
36、告 数据来源:中国(无锡)物联网研究院中国智能传感器产业发展报告援引赛迪顾问,财通证券研究所 柔性传感器在消费电子、医疗保健、汽车、工业自动化等领域的广泛应用将推动柔性传感器在消费电子、医疗保健、汽车、工业自动化等领域的广泛应用将推动市场规模的增长。市场规模的增长。根据智研咨询,全球柔性传感器行业市场规模呈现逐年上涨态势,2022 年全球柔性传感器市场规模为 19.31 亿美元,需求量为 2.43 万个,均价为 7.95 美元/个。QY Research 预测 2029 年全球柔性触觉传感器市场规模将达到53.2 亿美元,测算 2022-2029 年复合增长率约为 15.6%,医疗及机器人领域
37、需求为其增长的主要驱动力。图15.全球柔性传感器市场规模 图16.全球柔性传感器需求量、均价情况 数据来源:智研咨询,财通证券研究所 数据来源:智研咨询,财通证券研究所 海外龙头市占率领先,市场集中度较高。海外龙头市占率领先,市场集中度较高。根据 QY Research 数据,全球范围内,北美是触觉传感器最大的市场,份额约为 80%,其次是欧洲和世界其他地区,份额均超过 15%。海外厂商凭借其先进的生产工艺、深厚的研发积淀及全球化营销网络,在市场份额上占据显著优势地位。截至 2021 年,全球触觉传感器市场的主导企业包括但不限于Tekscan、Pressure Profile Systems以
38、及Sensor Products Inc.等,这三家头部企业的市场份额合计约为 65%。我国柔性传感器市场规模快速增长,并受益我国柔性传感器市场规模快速增长,并受益相关相关政策指引。政策指引。随着国内制造业的升级和智能化需求的增加,柔性传感器在各个领域的应用将不断增加。中国政府一直重视新材料、新能源、新技术等领域的发展,并出台了一系列支持政策。政府的政策支持将进一步推动中国柔性传感器行业的发展与壮大。根据智研咨询显示,中国柔性传感器行业市场规模增长速度较快,2022 年中国柔性传感器行业市场规模为 21.12 亿元,其中,市场主要分布在华北、中南、华东地区,占比分别为 19.84%、34.66
39、%、27.79%。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 15 行业深度分析报告/证券研究报告 图17.中国柔性传感器市场规模 图18.2022 年中国柔性传感器市场区域分布 数据来源:智研咨询,财通证券研究所 数据来源:智研咨询,财通证券研究所 柔性传感器在消费电子领域需求持续增长,人形机器人等新兴领域应用进一步推柔性传感器在消费电子领域需求持续增长,人形机器人等新兴领域应用进一步推动市场扩容。动市场扩容。中国作为全球最大的电子消费品市场之一,柔性传感器在智能手机、可穿戴设备、智能家居等消费电子产品中的应用持续增长,并将在新兴领域得到进一步发展。例如,中国工业自动化、机器人技术的快
40、速发展将推动柔性传感器在工业应用中的应用增长。根据智研咨询数据显示,2022 年中国柔性传感器需求量为 4923.1 万个,年产量为 1634 万个,国产化率也在逐步提高,2022 年中国柔性传感器国产化率为 32.50%。图19.中国柔性传感器供需情况 图20.中国柔性传感器国产化率 数据来源:智研咨询,财通证券研究所 数据来源:智研咨询,财通证券研究所 国内厂商多处于早期布局阶段,面临技术和市场的双重挑战。国内厂商多处于早期布局阶段,面临技术和市场的双重挑战。国内企业中,能斯达、帕西尼传感、力感科技等诸多公司均有柔性传感器生产布局,但均处于早期,多功能柔性触觉传感技术仍是国内“卡脖子”技术
41、。人形机器人的需求驱动有望加速国产品牌技术进阶,国内厂商逐步跟进传感器产业发展趋势。2.2 人形机器人为柔性触觉传感器带来新的增量空间人形机器人为柔性触觉传感器带来新的增量空间 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 16 行业深度分析报告/证券研究报告 特斯拉特斯拉 Optimus 已具备已具备夹持鸡蛋夹持鸡蛋/折叠折叠 T 恤等恤等能力能力,手部,手部精细化程度显著精细化程度显著提升提升。2023 年 12 月 13 日,特斯拉通过 X 平台发布 Optimus Gen2 demo 视频,机器人已具备夹持鸡蛋的能力,灵巧手自由度增加到了 11 个,并且配备触觉传感器;2024年
42、1 月 16 日,特斯拉再度更新 Optimus 最新进展,机器人已具备从衣服盒中取出T 恤、在桌上平铺衣物、连续折叠衣物等一系列精细化动作,手指指尖的精细化操作能力再度提升。图21.特斯拉 Optimus Gen2 示范夹鸡蛋 图22.特斯拉人形机器人示范折叠 T 恤 数据来源:量子位公众号,财通证券研究所 数据来源:量子位公众号,财通证券研究所 2030 年全球人形机器人行业市场规模有望超过年全球人形机器人行业市场规模有望超过 200 亿美元,为柔性触觉传感器带亿美元,为柔性触觉传感器带来新的增量空间。来新的增量空间。根据 GGII 预测,到 2026 年全球人形机器人在服务机器人中的渗透
43、率预计将达到 3.5%,市场规模超过 20 亿美元。预计到 2030 年,全球市场规模有望超过 200 亿美元。参考中国服务机器人市场约占全球市场 25%的数据,预计到 2030 年,中国人形机器人市场规模将达到 50 亿美元。触觉传感器技术的进步在机器人领域催生了更灵活、智能的机械手,为特定任务的执行提供了新的可能性。触觉传感器有望成为更多智能系统的重要组成部分,为人机交互提供更为自然和智能的体验,多维度的触觉传感系统或将成为人形机器人的“第二感官”。图23.2022-2028 年全球人形机器人市场规模预测趋势图(亿美元)数据来源:Markets and Markets、中商产业研究院,财通
44、证券研究所 0204060801001201401602022年2023E2024E2025E2026E2027E2028E全球人形机器人市场规模(亿美元)谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 17 行业深度分析报告/证券研究报告 除手指部位外,人形机器人的其他触碰外界物体的部分均有应用潜力。除手指部位外,人形机器人的其他触碰外界物体的部分均有应用潜力。手之所以作为最前端的交互,是因为在日常生活中,指尖是机器人与外界进行交互过程中对精细化操作频率的要求最高的部位。除了手指尖部位,机器人的脚尖、肩膀、膝盖、臀部、后背等能触碰到外界物体的部位均有可能用到电子皮肤。它的功能不是进行轮廓的
45、识别,或布置密集的点位,而是感知周围的碰撞情况,进行危险情形的规避;或者像足部,柔性传感器主要是起到重心监测的作用,例如足部在与环境接触时监测是否会打滑。3 海外及国内柔性触觉传感器公司介绍海外及国内柔性触觉传感器公司介绍 3.1 海外领先企业介绍海外领先企业介绍(1)Novasentis Novasentis 是世界上最薄的触觉执行器和传感器技术的创造者,旨在为电子世界开创一个新感官时代,使人们能够通过他们的设备与世界建立更深层次的身体和情感联系。公司专注于超薄、轻便和灵活的薄膜触觉执行器,用于 AR/VR、智能手表、腕带、智能服装等应用。Novasentis 的 EMP 技术可以扩展生命的
46、感官互动,是同类产品中最先进和最具创新性的平台技术。通过小型化和创新的材料动力学,扩展和重新定义人机交互的边界。为了满足对更轻/更薄/更小/更灵活的设备日益增长的需求,EMP 执行器将使设备栩栩如生。图24.Novasentis 触觉执行器 数据来源:Novasentis 官网,财通证券研究所(2)JDI 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 18 行业深度分析报告/证券研究报告 JDI 专注于液晶显示技术,由索尼、东芝和日立等公司的液晶显示业务部门合并而成。JDI 开发了采用 LTPS(低温多晶硅)背板技术和智能手机触摸屏技术的透明指纹传感器,以及可实现高速读出和高分辨率成像的薄
47、型图像传感器。公司开发的薄型图像传感器产品可以将 LTPS 薄膜晶体管与高迁移率和高灵敏度的有机光电元件集成在一起,创建单个传感器,不仅能够测量需要高速读出的脉冲波分布,还可以测量需要高分辨率成像的指纹和静脉等生物特征信息。图25.JDI 传感器产品 数据来源:JDI 官网,财通证券研究所(3)Tekscan Tekscan 是薄膜界面压力映射和力传感技术的领导者,已经开发了广泛的传感器产品组合,可以测量几乎任何两个接合表面之间的力或界面压力,以满足力和压力测量方面几乎无限的需求和应用。公司主要产品包括传感器,如力传感器/位置传感器/牙科传感器/压力指示膜等,还为工业或生物力学应用提供压力测绘
48、传感器,用于行业领先的压力测绘系统。除产品之外,公司的触觉力和压力传感专利解决方案为客户提供优化产品设计和改善临床和研究成果所需的可操作信息,广泛用于测试和测量,医疗,牙科和零售等领域。图26.Tekscan 传感器产品 数据来源:Tekscan 官网,财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 19 行业深度分析报告/证券研究报告 3.2 国内领先企业介绍国内领先企业介绍(1)汉威科技汉威科技 汉威科技以传感器为核心,形成了“传感器+监测终端+数据采集+空间信息技术+云应用+AI”的系统解决方案,业务应用覆盖传感器、物联网综合解决方案、公用事业及居家智能与健康等行业领域
49、。公司公司子公司苏州子公司苏州能斯达专注于柔性微纳传感技术的研发和产业化能斯达专注于柔性微纳传感技术的研发和产业化,打造拥有自主知识产权的高性能柔性微纳传感器、完整应用解决方案、个性化定制、万级超净柔性批量生产线等“柔性+”电子产业生态圈。苏州能斯达与中科院具有密切的产学研合作关系,开展纳米新材料、新工艺、高精密、大阵列、超柔性等前沿技术研发,建立了稳定的纳米敏感材料体系,且拥有一条年产 1000 万支柔性传感器的超净印刷线和组装线。公司目前已解决柔性微纳传感器灵敏度低、稳定性差和规模化制造难等关键技术难题,在消费电子、健康医疗、IOT 等战略新兴产业均有相关应用落地,在柔性传感器产业化方面具
50、有国际领先水平。图27.能斯达柔性传感器产品 数据来源:汉威科技集团微信公众号,财通证券研究所(2)苏试试验苏试试验 苏试试验是一家国内领先、国际知名的环境与可靠性试验设备和试验服务及解决方案提供商,是我国环境与可靠性试验领域的领导者之一。公司研发的基于石墨烯的柔性应力振动传感器,可用于航空航天、机械设备、道路、桥梁等的振动监测,并可作为电子皮肤应用于机器人、可穿戴智能健康设备、智能假肢等领域。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 20 行业深度分析报告/证券研究报告(3)弘信电子弘信电子 弘信电子专注于 FPC 产业,是国内技术领先、实力雄厚、产量产值居前、综合实力流水平的 FP
51、C 制造企业,拥有国内最先进的 FPC 生产线之一。公司控股的柔性电子研究院与科研院所、高校及产业上游厂商联合研发核心材料、核心器件、高端设备等,致力于攻克转化一批产业前沿和共性关键技术,实现基础研究、应用研究、成果转化有机的衔接,已有一定的柔性电子皮肤相关的技术积累。公司控股子公司瑞湖科技在柔性压力传感器、压力感应按键、应变薄膜等领域已形成深厚积累,瑞湖科技的产品已大量应用到消费电子以及智能家居领域。根据瑞湖科技已进行的实验,公司压力传感器具备应用于机器人手部及皮肤等领域的潜力。图28.弘信电子 FPC 产品 数据来源:弘信电子官网,财通证券研究所(4)奥迪威奥迪威 奥迪威是一家专业从事智能
52、传感器和执行器及相关应用的研究、设计、生产和销售的厂商,掌握换能芯片制备、产品结构设计、智能算法和精密加工等技术,致力于成为物联网感知层和执行层核心部件及其解决方案的主要提供方。公司主要产品包括测距传感器、流量传感器、压触传感器及执行器、雾化换能器及模组、报警发声器等,广泛应用于汽车电子、智能仪表、智能家居、安防和消费电子等领域。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 21 行业深度分析报告/证券研究报告 图29.奥迪威压触传感器和震动传感器 数据来源:奥迪威官网,财通证券研究所(5)帕西尼感知科技帕西尼感知科技 帕西尼感知科技致力于突破机器人多维触觉的底层核心技术,开发如同人类皮肤
53、性能的超灵敏触觉传感器,研发搭载全场景触觉技术的人形机器人产品。帕西尼感知的核心优势在于自主研发的多维度大阵列触觉传感器,它能够实现多点触碰,模拟人体精细的触感,大幅提升机器人对外部世界的感知和交互能力。图30.帕西尼感知科技触觉灵巧手 DexH5 数据来源:世界机器人大会官网,财通证券研究所 目前,帕西尼感知已在多维度触觉传感器基础上,衍生出多条产品线。包括 PXR机器人力矩关节模组、PX-6AX 传感器、PX-3A 消费级传感器、DexH5 触觉灵巧手、Tora 人形机器人等,这些产品构建起帕西尼感知完整的机器人解决方案体系。在多项性能指标上,帕西尼感知的触觉传感器也处于领先水平:其自主研
54、发的 PX触觉传感模块灵敏度为同类产品的 10 倍,采样速度最快可达 1500Hz,触摸寿命超过 20 万次,可大面积部署并实时反馈触觉信息。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 22 行业深度分析报告/证券研究报告(6)力感力感科技科技 力感科技是国内最早研发柔性压力传感器的系统方案解决商,与中国科学院深圳先进技术研究院战略合作,提供传感器、模组、集成传感器的数据采集、算法和数据可视化解决方案。公司在自主开发 Senlline 技术的基础上,成功研制并批量生产薄膜压力传感器,产品服务于智慧养老、运动&体育、汽车、医疗设备、智能硬件和保健康复等领域。图31.力感科技传感器产品系列
55、数据来源:力感科技官网,财通证券研究所(7)墨现墨现科技科技 墨现科技专注于触觉传感器领域,为各种应用场景提供高适应性和柔性压力传感器解决方案。公司核心成员来自大疆创新,深度参与大疆多个产品项目。经过数年的艰难攻关,团队实现了功能性与可靠性完全解耦的逾渗式压力传感器量产方案,全新推出的 FLX 系列柔性薄膜压力传感器,能够同时满足高可靠性、低触发力度、大量程、低成本的需求。依托在消费电子领域的多年项目积累,公司团队通过原理创新、工艺改进、技术突破的方式让触觉类传感器融入更多的 C 端生活场景,为智能家居、医疗健康、物联网 IOT 等消费级电子产品带来全新体验。图32.墨现科技 FLX 系列薄膜
56、压力传感器 数据来源:墨现科技官网,财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 23 行业深度分析报告/证券研究报告 4 投资建议投资建议 电子皮肤是新型的仿生柔性触觉传感系统,在人形机器人与外界感知的过程中起到至关重要的作用。国内部分厂商拥有柔性触觉传感器生产布局,均处于早期阶段,多功能柔性触觉传感技术仍是国内“卡脖子”技术。人形机器人的需求驱动有望带来电子皮肤的大规模应用,加速国产品牌技术进阶。建议关注国内技术水平较高的触觉传感器制造商,包括汉威科技、苏试试验、奥迪威、弘信电子等。5 风险提示风险提示(1)人形机器人进展不及预期。人形机器人进展不及预期。尽管特斯拉人形
57、机器人取得较大进展,但量产落地时间节奏仍有不确定性。(2)柔性触觉传感器的柔性触觉传感器的工艺研发不达预期。工艺研发不达预期。柔性触觉传感的工艺研发是其成功实现的关键,若工艺研发过程中遇到技术难题、生产问题或其他挑战,可能导致研发进展缓慢,最终使得人形机器人电子皮肤的量产和应用时间推迟。(3)算法进展不达预期。算法进展不达预期。电子皮肤通常由集成式触觉传感器构成,单体触觉感知单元信号相互之间会产生干扰,需要更复杂的算法标定机制;若算法进展不及预期,可能导致电子皮肤功能不及预期,影响其在市场上的竞争力。(4)柔性柔性材料价格上涨增加成本风险。材料价格上涨增加成本风险。柔性材料价格上涨,导致国内厂
58、商产品价格优势减少从而影响供应链导入。(5)市场竞争加剧将影响产业链盈利能力等。市场竞争加剧将影响产业链盈利能力等。随着国产厂商布局深入和市场规模的扩大,市场竞争加剧可能使得产业链内相关企业面临价格竞争、产品差异化等挑战,影响盈利能力。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 24 行业深度分析报告/证券研究报告 分析师承诺分析师承诺 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,并注册为证券分析师,具备专业胜任能力,保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解。本报告清晰地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响,作者也不会因本
59、报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。资质声明资质声明 财通证券股份有限公司具备中国证券监督管理委员会许可的证券投资咨询业务资格。公司评级公司评级 以报告发布日后 6 个月内,证券相对于市场基准指数的涨跌幅为标准:买入:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅大于 10%;增持:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在 5%10%之间;中性:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在-5%5%之间;减持:相对同期相关证券市场代表性指数涨幅小于-5%;无评级:由于我们无法获取必要的资料,或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使我们无法给出明确的投资评级。A 股市场代表性
60、指数以沪深 300 指数为基准;香港市场代表性指数以恒生指数为基准;美国市场代表性指数以标普 500 指数为基准。行业评级行业评级 以报告发布日后 6 个月内,行业相对于市场基准指数的涨跌幅为标准:看好:相对表现优于同期相关证券市场代表性指数;中性:相对表现与同期相关证券市场代表性指数持平;看淡:相对表现弱于同期相关证券市场代表性指数。A 股市场代表性指数以沪深 300 指数为基准;香港市场代表性指数以恒生指数为基准;美国市场代表性指数以标普 500 指数为基准。免责声明免责声明 。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告的信息来源于已公开的资料,本公司不保证该等信息的准确
61、性、完整性。本报告所载的资料、工具、意见及推测只提供给客户作参考之用,并非作为或被视为出售或购买证券或其他投资标的邀请或向他人作出邀请。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,本报告所指的证券或投资标的价格、价值及投资收入可能会波动。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司通过信息隔离墙对可能存在利益冲突的业务部门或关联机构之间的信息流动进行控制。因此,客户应注意,在法律许可的情况下,本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易,也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关
62、服务。在法律许可的情况下,本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户,不构成客户私人咨询建议。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下,本公司不对任何人使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。本报告仅作为客户作出投资决策和公司投资顾问为客户提供投资建议的参考。客户应当独立作出投资决策,而基于本报告作出任何投资决定或就本报告要求任何解释前应咨询所在证券机构投资顾问和服务人员的意见;本报告的版权归本公司所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用,或再次分发给任何其他人,或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。信息披露信息披露