人形机器人行业市场前景及投资研究报告：传感器具身感知

证券研究报告传感器：人形机器人实现“具身感知”的关键——人形机器人系列深度PPT（四）行业评级：看好2024年2月18日传感器：人形机器人

“具身感知”的关键，空间大1、传感器：人形机器人感知内外部环境的基础，预计产业化成熟后在人形机器人BOM成本中占比合计约22%人形机器人主要包含四大核心技术模块：环境感知模块、智能AI芯片模块、运动控制模块、操作系统模块。其中环境感知模块主要由负责数据采集与环境认知的传感器构成。根据马斯克2024年1月16日发布的视频，Optimus已可在桌面上进行叠衣服操作，随着人形机器人目标应用场景从工业场景向家庭场景拓展，对人形机器人传感器体系提出更高要求：（1）力矩传感器：用于关节处测量力矩/扭矩，按照测量维度可分为一至六维力传感器。产业化成熟后，在人形机器人BOM成本中占比约16%；（2）触觉传感器：用于灵巧手等部位实现触觉反馈，主要有MEMS和柔性电子皮肤两种技术路线。产业化成熟后，在人形机器人BOM成本中占比约3%；（3）视觉传感器：人形机器人的“眼睛”，利用环境和物体对光的反射来获取及感知信息。产业化成熟后，在人形机器人BOM成本中占比约2%；（4）惯导IMU：能够测量人形机器人的角速度、加速度。产业化成熟后，在人形机器人BOM成本中占比约1%。2、市场规模：力矩传感器、视觉传感器、惯导应用场景广泛，触觉传感器仍处于早期发展阶段，人形机器人打开较大增量市场空间目前全球力矩传感器、柔性触觉传感器、视觉传感器、惯导IMU的市场规模分别为589、110、880、43亿元，预计至2030年人形机器人领域增量市场空间分别达333、47、37、23亿元。3、竞争格局：目前人形机器人领域传感器供应以海外厂商为主，国内企业起步较晚，有望借力人形机器人产业趋势弯道超车（1）力矩传感器：应变式六维力矩传感器应用较广、壁垒较高，目前国内厂商体量较小。六维联合加载设备是重要设备，应变片和人工成本是降本关键。（2）触觉传感器：由于应用领域受限、工艺壁垒较高，目前主要以国际生产厂商为主，国内厂商在设计研发、材料研究、批量化生产等方面持续突破。（3）视觉传感器：基恩士和康耐视作为机器视觉龙头占据超60%的全球市场份额，2021年国内机器视觉企业销售额在1亿以上的企业仅占16.5%。（4）惯导IMU：

2022年BOSCH以33%的市场份额排名第一，ST和TDK分别占比25%和21%

，中国IMU市场最大本土厂商为矽睿科技，市占率为2%

。4、投资建议：传感器是人形机器人感知模块的关键，受益于产业化发展提速。力矩传感器：推荐柯力传感，关注东华测试、中航电测；触觉传感器：关注汉威科技；视觉传感器：关注奥比中光；惯导IMU：推荐华依科技，关注芯动联科等。25、风险提示：中美贸易冲突超预期、AI技术迭代不及预期、数据测算偏差风险。01人形机器人快速发展，引领传感器需求爆发Part

13传感器的核心是数据采集，由三部分构成1.1

传感器一般由敏感元件、微处理器、信号转换电路三部分组成。其中敏感元件是指直接感受测量信息，并输出与被测量信息成确定关系的某一物理量的元件；微处理器是指以敏感元件的输出为输入，把输入数据转化为电路信息的元件；基本转换电路再将电路参数转换成便于测量的电量。

传感器的核心是数据采集，其工作原理是：敏感元件将被测的物理量、化学量转换成相应的电信号，送到信号调制电路中，经过滤波、放大、A/D转换后送达微处理器。微处理器对接收的信号进行计算、存储、数据分析处理后，一方面通过反馈回路对传感器与信号调理电路进行调节，以实现对测量过程的调节和控制；另一方面将处理的结果传送到输出接口，经接口电路处理后按输出格式、界面定制输出数字化的测量结果。图：智能传感器基本结构图：传感器电路基本模块工作原理被测量电量敏感元件微型处理器信号转换电路（二次信号）（一次信号）直接感受被测量➢

一般不直接感受被测量➢

将敏感元件的输出量转换为电路参数，如电阻、电感、电容或电流、电压资料：《物理网前沿实践》，纳芯微招股书，浙商证券研究所4传感器的发展历程可以分为五个阶段1.2

根据不同的技术特征和应用领域，传感器的发展可以分为机械化时代（人类出现-1870年前后）、电气化时代（1870年-1940年）、半导体化时代（1940年-1970年）、微机械化时代（1970年-2010年）、智能化时代（2010年至今）五个阶段。

智能化时代前，传感器的发展更多关注于传感器原有功能的提升，传感器更像一个独立的个体。进入智能化时代后，下游应用场景的需求开始被更多考虑，传感器更多作为一个智能化系统的一部分开始发展。

传感器在发展过程中体现出的主要趋势是多功能化、高性能化、低成本化、微型化，这也将是未来传感器的发展主要方向。图：传感器发展历程机械化时代（早期-1870年）

电气化时代（1870-19040）

半导体化时代（1940-1970）

微机械化时代（1970-2010）

智能化时代（2010至今）出现最早的机械式传感器，如指南车、天平、日晷仪、地动仪等，主要利用机械结构和运动原理来实现检测功能，应用于方向、长度、重量、时间和地震等方面。出现最早的电气式传感器，如热电偶、光电管、光敏电阻、霍尔元件、磁阻元件等，主要利用电学效应和电路原理来实现检测功能，应用于温度、电流、磁场、光强等方面。出现最早的半导体式传感器，如半导体热电偶、集成温度传感器、声学温度传感器、红外传感器等，主要利用半导体材料和集成电路技术来实现检测功能，应用于温度、光强、距离等方面。出现最早的微机械式(MEMS)传感器，如微机械陀螺仪、微机械加速度计、等，主要利用微机械技术和微加工技术来实现检测功能，应用于角速度、加速度、压力等方面。出现更先进的智能式传感器，传感器集成功能日益丰富，不仅传统测量性能进一步提升，同时开始集成更多计算能力，将更多数据处理工作放在边缘端，减少对中心处理器的依赖，即边缘计算。资料：海伯森官网，浙商证券研究所5人形机器人快速发展，有望成为下一个传感器需求爆发方向1.3

从具体的下游分别看，传感器主要聚焦在汽车电子、工业自动化控制、网络通信领域，分别占比达到

24%、

21%、21%，占主要部分。此外，消费、医疗等领域对智能传感器的使用量也较为普遍。

2023年11月2日，工信部引发《人形机器人创新发展指导意见》，提出人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品。与人形机器人相关的传感器包括主要包括力矩传感器、触觉传感器、视觉传感器、惯导传感器、编码器等。随着人形机器人领域的快速发展，此类传感器的需求有望迎来新一波增长。2020年传感器主要下游市场分布12%汽车电子24%7%工业控制网络通信消费电子医疗电子其他15%21%21%6资料：华经产业研究院，浙商证券研究所02传感器是人形机器人感知模块的基础Part

27传感器是人形机器人感知模块的基础2.1

人形机器人主要包含四大核心技术模块：环境感知模块、智能AI芯片模块、运动控制模块、操作系统模块。其中环境感知模块主要负责数据采集与环境认知（视觉、声音、

、压感、光感）等传感器。

感知模块是人形机器人感知内外部环境的基础。传感器是机器人具有类人直觉与反应能力的基础，

起到内部反馈控制，感知并于外部环境产生交互的作用。根据检测对象，传感器可分为内部传感器和外部传感器，内部传感器用于检测机器人自身状态，如手臂间角度、机器人运动工程中的位置、速度和加速度等；外部传感器用于检测机器人所处的外部环境和对象状况等，如抓取对象的形状、空间位置、有没有障碍、物体是否滑落等。传感器是人形机器人实现检测和控制的首要环节机器人传感器可以分为外部传感器与内部传感器位置（位移传感器）内部传感器速度和加速度传感器触觉传感器传应力传感器感器接近度传感器声觉传感器外部传感器温度传感器滑觉传感器距离传感器视觉传感器8资料：中华网，YOLE，艾瑞咨询，CSDN，电子产品世界，浙商证券研究所特斯拉人形机器人产业化推进，离不开传感器系统的更新迭代2.2

相较于用于检测人形机器人各个内部系统的内部传感器，用于获取人形机器人的作业对象对外界环境的相关信息的外部传感器价值量更高，也是目前众多人形机器人应用探索的方向。

2023年12月13日，特斯拉通过X平台发布第二代Optimus人形机器人，其运动灵活性和精细操作能力显著提升，这离不开人形机器人传感器系统的更新和优化。Optimus身体关节主要应用了力矩传感器，以感受末端复杂多维的力；手部主要应用了触觉传感器，实现精细运控。关节所用传感器示意图特斯拉第二代Optimus发布视频中，运动灵活性和精细操作能力显著提升旋永磁体非接触式力矩传感器转输入位置传感器执行器输出位置传感器力传感器线性执位置传感器永磁体行器9资料：白芙堂机器人，特斯拉AI

day，浙商证券研究所整理随人形机器人拟人化程度提升，传感器用量提升空间大2.3

根据灵巧手龙头Shadow

Robot在公司官网披露的信息，

其Shadow灵巧手使用了129个传感器，以最大程度的模仿人手的功能。每一个灵巧手拥有和人手同等数量的24个关节和20个可单独控制的自由度，使用的传感器包括指尖压力传感器，张力传感器等。

哈尔滨工业大学与德国宇航中心机器人与系统动力学研究所联合开发的DLR灵巧手具有12个关节，由线性驱动器驱动。

DLR－I手共具有112个传感器，大约1000个机械零件和1500个电子元件。为实现手的精确操作，每个手指的指尖安装了一个微型6维力／力矩传感器，每个手指指尖的输出力为30N。Shadow

Robot

灵巧手示意图DLR－I灵巧手示意图10资料：Shadow

Robot官网，硅步机器人，《基于灵巧手触觉信息的未知物体类人探索策略》，《智能机器人灵巧手的研究》，浙商证券研究所2.4

全球传感器市场庞大，中国传感器市场占比逐渐提升

中国市场占全球传感器比例稳步提升，从2018年占比19%提升到2022年占比23%。数据显示，全球传感器市场规模从2018年的10003亿元增长到2022年13240亿元，2018-2022年均复合增长速度达7%。中国传感器市场发展增速稳定，从2018年的1942亿元增长到2022年3150亿元，2018-2022年均复合增长速度达13%。

根据赛迪顾问，2022年中国传感器细分市场中，压力传感器占比最高，约19%；图像传感器占比13%；其次是位置传感器、流量传感器、生物传感器、运动传感器等。全球、中国传感器市场规模及增速（亿元，%）2022年中国传感器市场结构（%）压力传感器生物传感器射频传感器图像传感器运动传感器气体传感器位置传感器距离传感器其他流量传感器温湿度传感器全球传感器市场规模（亿元）中国传感器市场规模（亿元）全球YOY中国YOY160001400012000100008000600040002000020%18%16%14%12%10%8%2%1324018%9%1227119%11533109205%15%6%1000313%9%8%8%13%10%8%7%6%2951.86%8%315025104%218919422%0%9%9%20182019202020212022E注：以美元：人民币

7.18：1的汇率进行换算资料

，赛迪顾问，浙商证券研究所11：预计在人形机器人产业化成熟阶段，传感器BOM成本占比约22%2.5产业化初期产业化成熟阶段部件细分零部件一维力矩传感器单机用量（个）

单价（元）

单机价值量（元）

价值占比

单机用量（个）

单价（元）

单机价值量（元）

价值占比

降本空间24450012000320005%22420044004%-63%-63%六维力矩传感器800013%30001200012%IMU23100010006002000300072001%1%3%236007003001200210036001%2%3%-40%-30%-50%传感器摄像头触觉传感器（假设为MEMS压力反馈单元）1212图：产业化初期及产业化成熟阶段，传感器在人形机器人BOM成本中占比分别为23%、22%产业化初期产业化成熟阶段旋转执行器灵巧手直线执行器动力系统软件能力传感器旋转执行器灵巧手其他硬件直线执行器动力系统软件能力传感器内外骨骼其他材料内外骨骼其他材料其他硬件0%5%1%9%1%1%

7%2%7%14%18%9%1%11%40%23%29%22%12资料：浙商证券研究所测算（注：灵巧手中的触觉传感器归类在传感器类别下）人形机器人高速发展，各类传感器市场打开成长空间2.6人形机器人高速发展给力矩传感器、IMU、视觉传感器、触觉传感器带来的全球市场增量测算2024年

2025年

2026年

2027年

2028年

2029年

2030年2024年

2025年

2026年

2027年

2028年

2029年

2030年81

82

83

83

84

85

85合计

人形机器人需求量（万台）

12.0

23.7

38.2

66.0

94.4

133.1

177.2世界总人口（亿人）YOY力矩传感器1.0%

0.9%

0.9%

0.9%

0.9%

0.9%

0.8%25%

25%

25%

25%

25%

24%

24%10%

10%

11%

11%

11%

11%

12%65%

65%

64%

64%

64%

64%

64%1.7%

2.3%

3.1%

4.1%

5.0%

5.9%

6.8%0.2%

0.3%

0.4%

0.5%

0.6%

0.8%

0.9%单机用量

28282828282828均价（元）

1600

1280

1024

9228292197462786723330-14岁人口占比65岁以上人口占比15-64岁人口占比目标收入群体：前百分比目标市场渗透率市场空间（亿元）

5485110170YOY58%

29%

56%

29%

27%

20%TOC端IMU单机用量22281062222均价（元）

1000

90077010731146941866023市场空间（亿元）24TO

C端人形机器人需求量（万台）传感器YOY78%

45%

64%

36%

34%

26%5.39.57.815.7

25.8

34.1

43.9

54.8视觉传感器单机用量3333333全球工业就业人数（亿人）

7.77.97.98.08.18.2均价（元）

1000

920市场空间（亿元）YOY8461080416764227262968937全球服务业就业人数（亿人）17.3

17.7

18.0

18.3

18.7

19.0

19.40.01%

0.01%

0.02%

0.04%

0.06%

0.09%

0.13%47TOB端82%

48%

64%

36%

34%

26%人形机器人替代比例触觉传感器单机价值量（元）

5000

4500

4050

3645

3281

2952

2657TO

B端人形机器人需求量（万台）6.714.3

22.5

40.3

60.2

89.3

122.4市场空间（亿元）6111524313947合计

人形机器人需求量（万台）

12.0

23.7

38.2

66.0

94.4

133.1

177.2：Tesla

AIDay，浙商证券研究所测算YOY78%

45%

56%

29%

27%

20%13资料03力矩传感器：关节部位感知并度量力的关键部件Part

314力矩传感器是人形机器人关节处感知并度量力矩的核心3.1

力矩传感器是感知并度量力矩的关键部件。力矩传感器又称为扭矩传感器，可对各种旋转或非旋转机械部件上的扭转力矩进行感知检测，能够将扭力的物理变化转换成电信号，具有精度高、频响快、可靠性好、寿命长等优点。

根据日商环球讯息有限公司

(GII)，2022年全球扭矩传感器市场规模约589亿元人民币，预计将以9%的复合增速增长至2028年的984亿元人民币。全球扭矩传感器市场空间有望从2022年的589亿元增长至2028年的984亿元，CAGR=9%全球扭矩传感器市场规模（亿元，人民币）1,2001,0008006004002000984CAGR=9%5892022年2028年15资料：日商环球讯息有限公司

(GII)，鑫精诚传感器，浙商证券研究所力矩传感器是人形机器人关节处感知并度量力的核心3.1

按照测量维度，力矩传感器可以分为一至六维力传感器：一维力传感器：力的方向和作用点是固定的，可以选择用一维力传感器进行测量；三维力传感器：力的方向随机变化，但力的作用点保持不变，并且与传感器的标定参考点重合，则应该用三维力传感器；六维力传感器：如果力的方向和作用点都在三维空间内随机变化，此时应该选择用六维力传感器进行测量。六维力传感器的内部算法，会解耦各方向力和力矩间的干扰，使力的测量更为精准。一维力传感器三维力传感器六维力传感器一维力传感器的标定坐标轴为OZ轴，如果被测量力F的方向能完全与0Z轴重合，那么此时用一维力传感器就能完成测量任务。力F的作用点P始终与传感器的标定参考点O保持重合，力F的方向在三维空间中随机变化，这种情况下用三维力传感就能完成测量任务，它可以同时测量Fx、Fy、Fz这三个F的分力。空间中任意方向的力F，其作用点P不与传感器标定参考点重合且随机变化，这种情况下就需要选用六维力传感器来完成测量任务，同时测量Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz六个分量。16资料：坤维科技官方公众号，浙商证券研究所串扰、精度、准度等是力矩传感器的核心评价指标3.2

指标一——串扰：用来衡量多维力传感器各测量方向间的耦合影响，可以反映测量误差水平，是体现产品性能的关键指标之一。多维力传感器的精度与准度

指标二——精度：衡量测量结果之间的重复性，检定方法是在相同环境条件下，在额定载荷范围内，进行多次重复联合加载相同一组载荷后，计算得到的传感器测量值的标准差，并除以量程。

指标三——准度：衡量测量结果与理论真值的偏离程度，获得方法是对传感器进行多组、多维联合加载，计算得到的传感器测量值与所加载荷理论真值之间的标准偏差，并除以量程。准度涵盖了滞后、线性、蠕变等误差因素，更能体现产品的综合性能，是多维力传感器最和新的技术指标之一。

指标四——负载能力和过载能力：负载能力是指传感器能够承受的最大负载大小。而过载能力是指传感器在短时间内能够承受的超过负载能力的最大负载大小。

指标五——分辨率：传感器可感受到的被测量的最小变化的能力，分辨率与传感器的稳定性有负相关性。17资料：坤维科技公众号，海博森技术官网，快包电子公众号，浙商证券研究所应变式六维力矩传感器性能优异、应用广泛3.3

六维力传感器根据其将力或力矩转换为电信号的原理不同，可以分为应变式、压阻式、电容式和光电式等，其中应变式六维力传感器具有性能稳定、结构简单、抗干扰能力强且成本可控等优势，得到了广泛的研究和应用。六维力矩传感器主要结构六维力矩传感器力/力矩信息检测原理力/力矩输入载荷弹性体解耦方法输出输出电压应变阻值变化应变片测量电路六维力传感器共由四部分机械元件组成：十字梁型弹性体(简称弹性体)、底盘、基座和顶盖。弹性体结构的主梁的正反面或侧面贴有应变片。当外力/力矩作用于传感器上时，弹性体变形，使粘贴在弹性体上的应变片发生形变,然后通过应变电桥转换成电桥的电压输出出来。应变片和弹性体是六维力传感器核心元件。六维力/力矩传感器测量系统：包括了敏感元件、应变电桥、信号调理电路、数据采集及A/D转换和数据处理模块等，实现了从最初的载荷到弹性应变、应变片的电阻值、输出电压，到最终的力/力矩信号的变换过程。18资料：付立悦《多维力传感器的静动态性能研究》，浙商证券研究所应变片是电阻应变式多维力传感器的核心组件之一3.3

应变片：是电阻应变式多维力传感器的核心组件之一，应变片包括金属电阻应变片和半导体应变片。

惠斯通电桥：电路的核心思想是用四个电阻来测一个电阻的值，可以将电阻的变化量转化为电压的变化后，通过与已知电阻比较来确定电阻绝对值以及测定电阻的相对变化，通常精度可达

10

到10

Ω/Ω。−4−2应变片结构惠斯通电桥分类双臂式单臂式全臂式19资料：电子元件技术网，坤维科技公众号，

HBM，浙商证券研究所六维联合加载设备是六维力传感器生产制造中的重要设备3.4

标定与检测：标定即建立传感器原始信号和受力之间的映射关系，获得传感器的固件参数；检测是获得传感器的精准度。

六维力传感器的标定、检测与一维力传感器相比工作量更大、设备要求更高、理论基础更深，采用六维力联合加载标定，才能使传感器的准度更好、串扰更低。

六维联合加载设备是高精度六维力传感器研发和生产的必要条件，它可以对力觉传感器实现正交三个方向力和三个方向力矩的同时精确加载，只有在传感器标定和检测过程中采用这种六维联合加载的方式，才能实现优于0.5%FS准度。六维联合加载标定及检测设备20资料：坤维科技，浙商证券研究所六维力矩传感器的降本核心在于应变片和人工成本3.5

目前六维力矩传感器生产的主要成本在于应变片和人工成本。（1）应变片：每个六维力矩传感器通常需要使用约30-40个应变片，在软硬件方面都存在诸多技术难点，导致应变片成本较高。（2）人工成本：在目前国内外技术条件下，六维力矩传感器生产的贴片、温度补偿、测试等核心环节仍然须由人工完成，生产过程全自动化存在困难，人工成本较高。

MEMS技术的应用有望进一步降低成本。MEMS工艺以成膜工序、光刻工序、蚀刻工序等常规半导体工艺流程为基础，利用微细加工技术，将机械零件、电子电路、传感器、执行机构集成在一块电路板上的高附加值元件，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，可大批量生产。通过信号处理器，以一个独立的智能系统将光、电等形式与外界进行通信进行信号转换、放大和计算等处理。因此

MEMS技术微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、可大批量生产等特点，产能高，良品率高，可以满足对传感器小体积、高性能的要求，实现降本增效。基本的MEMS工艺MEMS系统的工作原理21资料：柯力传感公告，

《2020中国MEMS制造白皮书》，齿轮传动公众号，炜盛科技，张威等《MEMS概况及发展趋势》，浙商证券研究所3.6

预计2027年中国六维力传感器销量突破8.4万套，CAGR＞60%

人形机器人带来新机遇，六维力传感器有望进入高速成长期。

高工机器人产业研究所（GGII）数据显示，2022年中国市场六维力/力矩传感器销量8360套，同比增长58%，其中机器人行业销量4840套，同比增长63%。GGII预计，2027年中国市场六维力传感器销量有望突破8.4万套，复合增长率超过60%，其中机器人行业销量有望突破4.2万套。

2022年中国六维力传感器市场规模2.4亿元，同比增长52%，其中机器人行业六维力传感器市场规模1.6亿元，同比增长54%。2017-2027中国六维力传感器市场销量及预测（单位：套，%）2017-2027中国六维力传感器市场规模及预测（单位：百万元，%）22资料：高工机器人（GGII），浙商证券研究所六维力传感器壁垒较高，国产品牌与外资品牌仍存在差距3.7

六维力传感器壁垒较高，国产六维力传感器与外资主流传感器仍存在差距。从竞争格局看，国际竞争者包括美国的ATI，德国的SCHUNK、加拿大的Robotiq，丹麦的OnRobot以及日本的新东工业和WACOHTECH。其中，ATI具备领先全球的技术实力，为Kuka、ABB、安川等协作机器人厂商提供核心产品。

2022年，国产厂商中，ATI、宇立仪器、坤维科技、鑫精诚位于第一梯队，各家厂商下游应用侧重点有所差异。ATI作为全球龙头，应用面相对更广；宇立在工业机器人磨抛行业和汽车碰撞测试行业应用更多；坤维科技在协作机器人、医疗机器人和康复机器人领域具有明显优势；鑫精诚将产品推入3C行业。全球六维力传感器主流厂商2022中国六维力传感器市场竞争格局23资料：高工机器人（GGII）

，浙商证券研究所触觉传感器：灵巧手实现触觉感知功能的关键部件04Part

424触觉传感器目前主要有MEMS、电子皮肤两种技术实现路径4.11）MEMS压力阵列传感器：通过测量介质的压力来实现对物理量的检测。其基本原理是利用微机电系统技术制造出微小结构，通过这些结构对介质产生的压力进行敏感检测，并将检测到的信号转换为可读取的电信号。图：压力传感器阵列装置和机器人PR2手爪图：五类不同原理的触觉传感器的对比分析原理优点缺点压敏电阻漏电流稳定性差;体积大，不易实现微型化;功耗高;易受噪声影响;接触表面易碎压阻式

较高的灵敏度;过载承受能力强较高的空间分辨率;电磁干扰影响

多力共同作用时，线性度较低;数据实时性差;标较小

定困难测量量程大;线性度好；制造成本

物理尺寸大，不易集成化;易受噪声影响，稳定性光电式电容式低;实时性高差磁场分布难以控制，分辨率低;不同接触点的一致性差电感式

制造成本低;测量量程范围大压电式

动态范围宽;有较好的耐用性易受热响应效应影响25资料：邓刘刘《智能机器人用触觉传感器应用现状》，浙商证券4.1触觉传感器目前主要有MEMS、电子皮肤两种技术实现路径2）柔性传感器（电子皮肤）：是利用柔性材料的物理特性，将外部的力学量转换为电学量，从而实现对触觉感知的传感器产品，具有高灵敏度、高柔韧性、响应速度快、延展性高甚至可以自由弯曲折叠等特点。目前主流的自供电方式为压电、

摩擦电和热电三种。其中，压电领域的研究开展最早，在材料、

性能和器件等方面取得诸多研究成果;

摩擦电作为新兴的能源供给研究领域，近年来引起国内外广泛关注，其相关研究和应用得到迅速发展；热电领域的研究在热能转换方面备受关注，且能实现温度监控，未来集成式可实现多信号检测的自供电传感器将成为研究重点。图：电子皮肤的四种转换机制26资料：宋爱国《机器人触觉传感器发展概述》

，

QYResearch，鼎达信装备官网，浙商证券研究所预计2029年全球柔性触觉传感器市场达53.2亿美元，2022-2029年CAGR=17.9%4.2人形机器人带来新机遇，或将开拓柔性触觉传感器新蓝海。

QYResearch报告显示，2022年全球柔性触觉传感器市场规模约为15.3亿美元，预计2029年全球柔性触觉传感器市场规模将达到53.2亿美元，2022-2029年复合增长率为17.9%，医疗及机器人领域需求为市场增长的主要驱动力。柔性触觉传感器壁垒较高，主要以国际厂商为主，国内厂商对触觉传感器生产较少。全球范围内柔性触觉传感器生产商主要包括Novasentis、Tekscan

Inc.、Japan

Display

Inc.

(JDI)、Baumer

Group、Fraba

Group等。2022年，全球前五大厂商占有大约57.1%的市场份额。2018-2020全球柔性触觉传感器市场规模及预测（单位：百万美元）全球柔性触觉传感器市场前八强生产商排名及市场占有率Novasentis全球市场规模（百万美元）Tekscan

Inc.6000Japan

Display

Inc.(JDI)Baumer

Group5322500040003000200010000Fraba

GroupSyntouchCanatu17.9%SenselFORCIOT钛深科技（深圳）有限公司青岛立邦达碳传感科技广州埔慧科技153420.9%718佳隆集团201820222029汉威科技27慧闻科技资料：QYResearch，浙商证券研究所05视觉传感器：人形机器人的眼睛Part

528视觉传感器为人形机器人植入“眼睛”5.1

机器视觉的本质是为机器植入“眼睛”，利用环境和物体对光的反射来获取及感知信息。通过光学装置和非接触传感器，自动接收和处理真实物体的图像，获取所需信息或用于控制机器人运动。一个完整的机器视觉系统包括硬件和软件两部分，硬件主要有光源、镜头、相机、图像采集卡等，软件则主要由图像获取、摄像机标定和获取发送目标点的坐标三部分组成。

承载80%信息获取，机器人视觉为人形机器人“具身智能”中不可或缺的一环。与汽车视觉类似，机器人视觉需要在移动场景中做到精细描绘，这对感知单元提出了较高要求。同时，人形机器人受限于内部空间，其感知单元需具有更高集成度。

人形机器人的机器视觉领域包括ToF深度相机、结构光、双目视觉等3D机器视觉解决方案。机器视觉不同解决方案对比视觉解决方案工艺难度精度测量范围工作原理成像原理距离呈线性关系或在工作范围内相对固定TOF深度相机较难中远距离通过计算发射光的飞行时间来测距近距离高，随测量距离平方下降近距离近距离通过两张RGB图像上特征点匹配方双目视觉容易容易法，再通过三角测量计算深度近距离高，随测量距离平方下降投影已知编码图案光源的方法来实现快速鲁棒的匹配特征点3D结构光29资料：机器视觉life，四元数视觉，光鉴科技，BFT机器人，雷锋网，Melexis迈来芯公众号，浙商证券研究所目前人形机器人主流视觉解决方案5.2主要人形机器人的视觉解决方案对比厂商视觉方案详细信息机器人视觉外观特斯拉人形机器人仅使用3个摄像头(中间鱼眼摄像头、左右各一个视觉摄像头)，直接嫁接FSD成熟的纯视觉方案，或再辅之以力矩、声学、触觉、温度等传感器。特斯拉优必选多目视觉优必选WALKER

X采用基于多目视觉传感器的三维立体视觉定位，采用Coarse-to-fine的多层规划算法，第一视角实景AR导航交互及2.5D立体避障技术，实现动态场景下全局最优路径自主导航。WALKER应用视觉SLAM算法，视觉定位技术已经达到商用水平。多目视觉CyberOne搭载的Mi-Sense深度视觉模组是由小米设计，欧菲光协同开发完成。Mi-Sense深度视觉模组该模块主要由iToF模组、RGB模组、可选的IMU模块组成，产品在测量范围内精度高达1%，应用场景十分广泛，可通过第三方实验室IEC

60825-1认证，

满足激光安全Class1标准。小米TOF深度相机TOF深度相机在Atlas头部保护罩内的感知传感器为并列高度的视觉相机和深度相机。Atlas使用TOF深度相机以每秒15帧的速度生成环境的点云，点云是测距的大规模集合。波士顿动力30资料：特斯拉AIDay，前瞻产业研究院，车右智能，BFT机器人公众号，机器之心，浙商证券研究所5.3

预计2025年全球机器视觉市场将达到1276亿元

全球机器视觉市场规模处于扩张期，机器视觉主要下游应用行业增速明显。虽然机器视觉属于新兴技术，发展时间不长，

但已经形成了从上到下、多行业领域并行的市场。GGII数据显示，2022年中国机器视觉市场规模约169亿元（该数据未包含自动化集成设备规模），同比增长22%，预计2025年我国机器视觉市场规模约349亿元。2016-2021年全球机器视觉行业规模销售收入从417.4亿元上涨至804亿元，预计2025年全球市场规模将达到1276.1亿元，2020年到2025年5年复合增长率约为12%。2016-2025中国机器视觉市场规模及预测（单位：亿元，%）2016-2025年全球机器视觉市场规模及预测（单位：亿元，%）1,40040%40060%1276.134923%350300250200150100501,2001,00080060040020001119.347%13828325%990.528%879.2

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2025E中国机器视觉市场规模（亿元）

YOY2016

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2018

2019

2020

2021

2022

2023E

2024E

2025E全球机器视觉市场规模（亿元）

YOY31资料：高工机器人产业研究所，MarketsandMarkets，浙商证券研究所全球机器视觉龙头市占率超60%，空间大5.4

我国机器视觉市场起步晚，全球机器视觉行业龙头市场份额占比超60%。我国机器视觉市场起步较晚，直到20世纪末期才陆续有相关技术公司成立，2021年国内机器视觉企业销售额在1亿以上的企业仅占16.5%，我国大部分机器视觉企业销售规模较小，机器视觉市场的市场主要被美、德、日品牌占据，主要有美国康耐视、德国巴斯勒、日本基恩士和欧姆龙等。其中基恩士和康耐视作为全球机器视觉行业的两大巨头，垄断了超60%的全球市场份额。

传感器工业市场空间广阔，国内市场处于快速发展阶段。3D视觉感知行业属于新兴行业，其中英飞凌、奥比中光、瑞芯微、

华捷艾米等向市场推出了各自研发的

3D

视觉传感器产品。此前工业级应用市场相关技术主要由欧美国家的大型工业生产厂商主导，但近年来随着国内企业对高精密

3D

测量技术的不断积累，国产设备凭借较高的性价比开始替代进口设备，且不断拓展工业领域新的应用，空间广阔。2021全球机器视觉企业竞争格局2021年中国机器视觉企业竞争格局31%33%38%55%1%2%2%5%6%9%7%4%7%基恩士康耐视巴特勒天准科技奥普特其他企业基恩士康耐视凌云光奥普特天准科技巴斯勒其他32资料：华经情报网，立鼎产业研究院，北京励德展览官网，浙商证券研究所电子器件、通用感光芯片在视觉传感器成本中占比较高5.5

电子器件、通用感光芯片在成本中占比较高。以奥比中光2021年的主要采购情况为例：奥比中光的主要采购电子器件和结构件占比较大，电子器件占采购金额的23.38%，结构件占9.52%，通用感光芯片的单价最高，为16.71元。机器视觉公司的核心零部件单价及成本占比（以奥比中光2021年数据为例）名称通用感光芯片电子器件自研芯片激光发射器镜头单价（元/件）16.710.33占采购金额总比例8.15%23.38%4.25%14.4214.393.371.68%2.54%结构件3.489.52%滤光片2.160.65%衍射光学元件2.550.52%33资料：奥比中光招股书，浙商证券研究所惯导IMU：人形机器人姿态控制的核心06Part

634惯导IMU是人形机器人姿态控制的关键6.1

惯性传感器是一种用于测量物体的加速度、角速度和倾斜角度等参数的电子传感器。MEMS惯性传感器指采用MEMS工艺制备的惯性传感器，与传统工艺制造的惯性传感器相比，MEMS器件具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和智能化等特点，被广泛应用于航空航天、石油化工、汽车、船舶、消费电子、医疗等领域。

根据被测物理量，MEMS惯性传感器可以分为：加速度传感器，又叫加速度计，是敏感轴向加速度并转换成可用输出信号的传感器；角速度传感器，又叫陀螺仪，是能够敏感运动体相对于惯性空间的运动角速度的传感器。三个MEMS加速度计和三个MEMS陀螺仪组合形成可以敏感载体，利用三维异构集成技术，将MEMS加速度计、陀螺仪、压力传感器、磁传感器和信号外理电路等功能零件集成在硅芯片内，并内置算法，实现芯片级制导、导航、定位等功能。惯性传感器（IMU）示意图陀螺仪加速计35资料：和讯康科技，传感器专家网，芯谋研究，浙商证券研究所惯导IMU是人形机器人姿态控制的关键6.2

惯性传感器作为机器人的位觉感受器，是人形机器人姿态控制的核心。惯性传感器（IMU）主要用来检测和测量加速度与旋转运动，可为机器人提供运动感知和控制能力，例如实现机器人姿态控制、行走稳定性、步态协调性、模仿人类动作等活动。IMU在人形机器人中的应用主流人形机器人厂商IMU相关方案应用方向功能实现示意图厂商IMU方案惯性导航使用加速度计和陀螺仪来追踪特斯拉AI表示正在制造自主机器人的基础模型；其多模态神经网络已经应用于客户车辆——这些网络接受任意模态，如摄像视频、地图、导航、IMU（惯性测量单元）、GPS等。物体相对于某个已知的状态(位置、方向特斯拉优必选惯性导航

与速度)的位置和方向。通过处理IMU的观测数据，就可以跟踪某个物体的位置与姿态，这也就是惯性导航的过程。IMU惯性测量单元被定义为“无需外部参考的可测量三维线运动及角运动的装置”，能够通过测量三个自由度的角加速度和和线加速度以及对加速度的积分惯性测量

和初始速度、位置的叠加运算，得到物体在空间位置中的运动方向和速度，结合惯性导航系统内的运动轨轨迹设定，对航向和速度进行修正以实现导航功能。优必选大型机器人采用了六维力、IMU、位置、视觉等多种传感器数据，估计机器人自身运动状态和环境信息，并针对复杂地形研发特定的行走算法，同时通过平衡控制器实时在线调整，来解决机器人在不平整地形下行走的稳定性问题。CyberOne搭载的Mi-Sense深度视觉模组是由小米设计，欧菲光协同开发完成。Mi-Sense深度视觉模组该模块主要由iToF模组、RGB模组、可选的IMU模块组成。小米IMU在足式机器人中最重要的应用就是做控制闭环。足式机器人运动动控制的目标就是控制机器人运动到达指定位姿，具体为通过IMU反馈的数据，对机器人机身姿态进行控制，以保证它的roll、pitch、yaw角保持在期望的位置。惯性稳控Atlas使用集成

IMU、联合位置和力传感器来控制自身的肢体动作，波士顿动力并通过感知地面来保持平衡。36资料：《IMU与惯性导航基础知识介绍》，黛尔特官网，CSDN，TeslaAI,

机器之心，雷锋网，芯动联科招股说明书，浙商证券研究所预计全球MEMSIMU市场规模2027年将增长至27.9亿美元，2018-2027年CAGR为8%6.3

IMU取代独立MEMS加速计和陀螺仪大势所趋，下游应用扩大带动惯性传感器市场持续增长。随着MEMS

IMU技术的成熟和系统综合成本的下降，整个MEMS惯性传感器市场正在经历巨大的变革，独立的MEMS加速度计和陀螺仪越来越多地被MEMSIMU所取代。此外，随着5G带来的智能手机市场回暖以及汽车智能化的进一步发展，预计全球MEMS

IMU市场规模2027年将增长至27.9亿美元，2018-2027年CAGR为8%；预计中国MEMS

IMU市场规模2027年将增长至75.5亿元，2018-2027年CAGR为14