人形機器人風(fēng)云再起。

近期，馬斯克再度在社交平臺上分享了一段最新視頻，展示了特斯拉正在研發(fā)的 Optimus 人形機器人的流暢步行能力。2024年以來，特斯拉已經(jīng)于1月16日、1月31日、2月24日三次發(fā)布Optimus的視頻，性能持續(xù)迭代升級，這將持續(xù)帶動人形機器人行業(yè)的發(fā)展。

此外，日前英偉達、微軟、亞馬遜、英特爾、三星、LG、OpenAI等科技巨頭，紛紛入股投資一家人形機器人初創(chuàng)科技企業(yè)Figure AI，后者在新一輪融資中籌集約6.75億美元(約48.5億人民幣)。本次融資完成后，F(xiàn)igure AI估值為26億美元(約186億人民幣)。

國內(nèi)方面，智能機器人公司宇樹科技Unitree宣布完成近10億元B2輪融資，本輪投資方包括美團、金石投資、源碼，老股東深創(chuàng)投、中網(wǎng)投、容億、敦鴻和米達鈞石跟投。宇樹科技Unitree表示，資金將主要用于產(chǎn)品研發(fā)，業(yè)務(wù)拓展以及團隊搭建等方面。人形機器人產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，進入加速增長期。

傳感器：人形機器人感知核心部件

早在2021年，國家發(fā)布“十四五”規(guī)劃，在這份事關(guān)中國未來5年經(jīng)濟發(fā)展的重要文件中，傳感器與高端芯片、操作系統(tǒng)、人工智能關(guān)鍵算法等并列，是建設(shè)數(shù)字中國的關(guān)鍵技術(shù)，而智能傳感器核心制造技術(shù)——微機電系統(tǒng)技術(shù)(MEMS)，也被列入“十四五”規(guī)劃科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)技術(shù)中。

傳感器作為人形機器人感知系統(tǒng)的核心部件，是靈巧手智能化的基礎(chǔ)。人形機器人傳感器檢測對象不同分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器：用來感知機器人的自身狀態(tài)的傳感器，比如位置、速度、加速度。外部傳感器：用以感受機器人周圍環(huán)境、目標(biāo)物的狀態(tài)信息的傳感器，比如視覺、觸覺、聽覺、嗅覺、溫度、力覺等。

人形機器人需要用到多種傳感器，包括力矩傳感器，拉壓力傳感器、編碼器、溫度傳感器、六維力傳感器和慣導(dǎo)傳感器等。其中，慣導(dǎo)傳感器(IMU)是實現(xiàn)人形機器人姿態(tài)控制的核心，六維力傳感器是力控、擺動穩(wěn)定控制的核心，可精準(zhǔn)測量隨機變化的力。

特斯拉OptimusGEN2人形機器人采用11自由度靈巧手和手指觸覺傳感器，響應(yīng)更快，要實現(xiàn)捏雞蛋的操作需要用到多種傳感器的技術(shù)支撐，包括壓力感知、觸力感知和柔性微壓力感知等。

其中六維力/力矩傳感器應(yīng)用于人形機器人的手腕處和腳腕處，又以六維聯(lián)合加載設(shè)備是高精度六維力傳感器研發(fā)和生產(chǎn)的必要條件。柔性觸覺傳感器/電子皮膚能夠?qū)崿F(xiàn)與環(huán)境接觸力、溫度、濕度、震動、材質(zhì)、軟硬等特性的檢測，是機器人直接感知環(huán)境作用的重要傳感器。

MEMS壓力傳感器具有易于批量生產(chǎn)、小型化、成本效益以及易于制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力等優(yōu)勢，例如Superior Sensor Technology的MEMS壓力傳感器集成了包括先進的數(shù)字濾波、閉環(huán)控制和基于軟件的壓力開關(guān)等先進的功能，可提供精確的運動控制和靈活的物體操縱能力所需的基本內(nèi)部扭矩和力的反饋。

人形機器人帶動傳感器市場加速發(fā)展

據(jù)國際機器人協(xié)會預(yù)測，至2030年，全球人形機器人市場規(guī)模年復(fù)合增長率將高達71%。中國電子學(xué)會也預(yù)計，到2030年，我國人形機器人市場規(guī)模有望達約8700億元，具備較大的增長空間。

相關(guān)分析認為，人形機器人是國產(chǎn)傳感器的新機會。隨著人形機器人產(chǎn)業(yè)的擴張，傳感器行業(yè)進一步擴容，全球傳感器市場規(guī)模超萬億，我國高端傳感器仍處于起步階段。而對國產(chǎn)替代來說，規(guī)模大的高科技細分領(lǐng)域，更容易率先實現(xiàn)國產(chǎn)替代，而人形機器人相關(guān)領(lǐng)域傳感器，具備規(guī)模+高科技的效應(yīng)。企業(yè)積極布局人形機器人相關(guān)傳感器領(lǐng)域，把握時代機遇，有望順應(yīng)時代潮流進一步擴大高端傳感器國產(chǎn)化率。

隨著近年來人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G等前沿科技的不斷發(fā)展，傳感器市場需求逐步增長。根據(jù) Statista 數(shù)據(jù)，2022年全球傳感器市場規(guī)模達2512.9億美元，2022-2025年CAGR預(yù)計達8.04%。 根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2020年國內(nèi)傳感器市場規(guī)模達2494億人民幣，2020-2025年CAGR預(yù)計達20.0%。

當(dāng)前，我國傳感器市場仍舊由外資主導(dǎo)，國內(nèi)逐步向高端市場進軍。

根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2020年全球龍頭企業(yè)如愛默生、西門子、博世、意法半導(dǎo)體、霍尼韋爾等跨國公司占據(jù)約60%的國內(nèi)市場份額，尤其在高端市場，約80%的傳感器芯片依賴海外企業(yè)。

力傳感器：人形機器人有望帶來全新增量

力傳感器能夠幫助機器人實現(xiàn)打磨、焊接等精密操作，拓寬機器人應(yīng)用場景，優(yōu)化國產(chǎn)廠商于搬運、碼垛等傳統(tǒng)環(huán)節(jié)的激烈競爭格局。此外力傳感器在人形機器人中亦有廣泛應(yīng)用，為模仿人類，人形機器人需精準(zhǔn)測量關(guān)節(jié)受力情況，因此在手腕和腳踝處需搭載六維力傳感器。

相較于一維和三維，六維力傳感器優(yōu)勢突出，主要體現(xiàn)在：1)精度顯著提升;2)結(jié)構(gòu)緊湊，適應(yīng)狹窄空間;3)協(xié)調(diào)同步性好。但在性能突出的同時，六維力傳感器制作難度也較高，其從結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、解耦算法的復(fù)雜性等多方面難度均高于一維和三維傳感器。

目前六維力傳感器處于起步階段，市場規(guī)模較小，但未來隨著六維力傳感器在機器人行業(yè)的逐步放量，市場規(guī)模有望迅速增長。根據(jù)我們測算，中性假設(shè)下預(yù)計至2030年人形機器人用力傳感器市場有望達125億元，其中六維力傳感器市場空間有望達80億元，將為傳感器行業(yè)帶來全新增量市場。

多維力傳感器技術(shù)壁壘高，海外廠商占據(jù)主導(dǎo)。

海外供應(yīng)商：國外成熟的多維力傳感器廠商主要有美國的AMTI、ATI、JR3、FUTEK，瑞士的 BOTA，德國的HBM等公司，已開發(fā)出多種商用六維力/扭矩傳感器。

國產(chǎn)供應(yīng)商：一維度力傳感器技術(shù)門檻不高，國內(nèi)生產(chǎn)商眾多;三/六維度力傳感器受到技術(shù)限制，目前國內(nèi)主要玩家包括坤維科技、藍點觸控、宇立儀器等，上市公司玩家中東華測試、柯力傳感等具備一定技術(shù)基礎(chǔ)，逐步開展多維力傳感器的研發(fā)生產(chǎn)。

慣導(dǎo)+視覺傳感器：實現(xiàn)機器人高精度定位和導(dǎo)航

慣性傳感器是一種用于測量物體的加速度、角速度和傾斜角度等參數(shù)的電子傳感器，包括加速度計、陀螺儀和慣性測量單元(IMU)三種，其中IMU是市場份額最大的品類。根據(jù)芯謀研究，2022年國內(nèi)IMU市場規(guī)模達到43.1億元，預(yù)計2027年達到75.5億元，年均復(fù)合增長率達11.9%。

視覺傳感器是利用光學(xué)元件和成像裝置獲取外部環(huán)境圖像信息的一類傳感器。從輸出維度的角度來看，基于視覺傳感器的感知方法可以分為2D視覺和3D視覺兩種。在人形機器人、自動駕駛等高精度要求領(lǐng)域，3D視覺是目前的主要方向。IMU和視覺傳感器具有互補性，能夠有效實現(xiàn)SLAM方案(同步定位與建圖)，完成機器人定位和導(dǎo)航，未來均有望受益于人形機器人產(chǎn)業(yè)趨勢。

國內(nèi)慣導(dǎo)傳感器(IMU)與視覺傳感器上市公司主要包含芯動聯(lián)科、敏芯股份、華依科技、奧比中光、舜宇光學(xué)等，具備較強的研發(fā)與市場競爭力。