1、行 业 研 究 2024.01.17 1 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 机 械 设 备 行 业 深 度 报 告 传感器系列报告 1：力传感器在机器人中的应用 分析师 李鲁靖 登记编号：S1220523090002 赵璐 登记编号：S1220524010001 行 业 评 级:推 荐 行 业 信 息 上市公司总家数 596 总股本(亿股)4,153.78 销售收入(亿元)26,616.52 利润总额(亿元)1,935.14 行业平均 PE 87.85 平均股价(元)19.50 行 业 相 对 指 数 表 现 数据来源：wind 方正证券研究所 相 关 研 究 制造业

2、复苏+需求结构升级+自主可控，机床行业或迎新一轮上行周期2023.11.07 数控机床核心装置百亿市场空间，国产替代进行时2023.11.07 基于区域分析看工程机械出海的现状与未来2023.10.13 当地时间 2023 年 12 月 12 日晚，特斯拉 CEO 马斯克发布了特斯拉人形机器人 Optimus（擎天柱）二代机的最新视频。机器人的手部灵活性、抓取鸡蛋、深蹲、行走速度的变化，均需要对触觉传感器、力/力矩传感器等做出较大改进，后续传感器有望成为行业关注重点。什么情况下要使用多维力传感器什么情况下要使用多维力传感器？力传感器是一种用于测量物体所受的力量的装置。它们广泛应用于各个领域，包

3、括工业、医疗、体育等。按照感力元件，可以将力传感器大体分为应变式/压阻式、压电式/压容式、光电式等三类。目前，市场应用的六维力/力矩传感器多基于应变式测量。常规的一维力传感器用于力的方向和作用点都固定的情况下，三维力传感器则用于方向随机变化、力作用点不变的情况下。若力的方向、作用点都在变化，则需要使用六维力传感器。此外，如果力的作用点离传感器标定参考点的距离较远，且随机变化，测量精度要求较高，一般需要采用六维力传感器。力矩传感器市场规力矩传感器市场规模超模超 400400 亿元，六维力矩传感器尚处于发展初期亿元，六维力矩传感器尚处于发展初期。据Markets and Markets Resea

4、rch 数据，2021 年全球力矩传感器市场规模约为 68 亿美元（约合人民币 439 亿元），预计到 2026 年达到 90 亿美元，CAGR约为 5.7%。力矩传感器目前主要用于汽车测试、测量检测、工业、航空航汽车测试、测量检测、工业、航空航天与国防等天与国防等领域。六维力矩传感器方面，据高工机器人数据，2022 年中国六维力/力矩传感器销量 8360 套，同比增长 57.97%，其中，机器人行业销量 4840 套，同比增长 62.58%。市场规模方面，2022 年国内六维力/力矩传感器市场规模 2.39 亿元，其中机器人六维力/力矩传感器市场规模 1.56 亿元。当前，六维力/力矩传感器

5、市场规模较小，尚未形成规模效应。根据我们的计算，机器人用六维力/力矩传感器均价从从 20172017 年的年的 4.64.6 万元万元/套下降套下降至至 20222022 年的年的 3.23.2 万元万元/套。当前仍处于较高水平套。当前仍处于较高水平。六维力矩传感器:目前，六维力/力矩传感器主要应用于汽车行业碰撞测试、轮毂测试、零部件测试等，以及航空航天、生物力学、医疗康复、科研实验、机器人与自动化领域。在机器人领域，六维力矩传感器对手腕、脚踝等关节是优选，但并非是必选六维力矩传感器对手腕、脚踝等关节是优选，但并非是必选项项。根据袁俊杰等在 关节力矩反馈型协作机器人的阻抗控制研究 实验结论，六

6、维力矩传感器安装简单，在不考虑成本的情况下，是阻抗实验的首要选择；关节力矩传感器的使用需要改变机器人结构，安装比较复杂，但通过关节力矩传感器也可以计算出末端接触力，并进行较精确的控制。人形机器人：手腕及脚踝可能使用六维力矩传感器手腕及脚踝可能使用六维力矩传感器。特斯拉机器人脚掌后方可能使用六维力传感器，因为机器人的行走过程中需要保持平衡，若此时用到六维力传感器可以感测机器人脚下地面反作用力。此外，前部可能增加脚趾部位传感器，从而获得更多点信息，适应更加复杂的地面场景，可能为一维力传感器。从优必选官网展示人形机器人 WalkerX、Walker、熊猫机器人悠优配置可以看出，也主要是在脚踝、手腕等