报告出品方：东吴证券

以下为报告原文节选

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人形机器人感知模块是运控与交互基础，遍布全身

感知模块是人形机器人具身智能的基础

◆ 感知是交互的基础：人形机器人包括感知模块、交互模块、运控模块，感知模块是基础，为交互与运控模块提供信息，并实时反馈，以便机器人感知外部环境和物体、调整运控规划。

◆ 感知是软硬件结合，遍布全身，不同传感器进行数据融合：类似于人类的各类感官神经，提供视觉、位觉、触觉、力觉等信息，分布于人形机器人的各类关节中，包含软硬件算法，各数据可进行融合，提供运控规划准确性。

人形机器人传感器至关重要，遍布全身

◆ 位觉传感器：使用量1颗IMU，用来测量机器人的运动及姿态信息，一个价格400-2000元，未来或取消。

◆ 视觉传感器：国内深度相机+激光雷达，特斯拉为纯视觉方案，1个鱼目摄像头+2个普通摄像头。

◆ 关节力控传感器：特斯拉每个线性关节在电机外分别放置1个一维压力传感器；每个旋转关节在减速器外分别放置1个一维力矩传感器，普通价格400元/个，高端价格4000元/个。国内方案不一。

◆ 手腕和脚踝传感器：每个手腕脚踝分别放1个六维力矩传感器（可选装），价格2-4万/个，但降价空间大。

◆ 触觉传感器：手部增加触觉传感器可提高灵巧手性能，多种技术路线布局；特斯拉直接使用10个触觉传感器。

六维力矩>触觉传感>关节传感>双目摄像头>IMU

◆ 综合考虑价值量、未来产业趋势，我们认为传感器排序六维力矩>触觉传感>关节传感>双目摄像头>IMU

不同厂商传感器设计各异，特斯拉轻视觉重运控

◆ 从视觉感知看，特斯拉纯视觉成本低：特斯拉基于自动驾驶积累的强大纯视觉算法，在人形机器人上简化使用三颗摄像头，成本极低，而国内厂商如智元、宇树，一般采用激光雷达+深度相机。

◆ 运控系统看，特斯拉追求精度，国内方案不一：特斯拉为追求精度，旋转/线性采用一维力/力矩传感器，而国内部分厂商采用电流环方式，无需使用力传感器。

◆ 触觉方案看，各家未定型：特斯拉gen-2仅发布手指新增使用10个触觉传感器，未透露更多细节；宇树明确表示，手指将自研并使用基于视觉方案的触觉传感器。

力矩传感器及触觉传感器未来市场空间潜力大

◆ 市场空间看，若2030年人形机器人全球量产116万台，考虑特斯拉市占率65%，并考虑降价，则预期六维力矩传感器市场空间230亿>一维力矩市场空间140亿>触觉传感器100亿。

六维力矩传感器壁垒高空间广，国产替代加速

六维力矩传感器提供最全面的力信息及受力姿态

◆ 信息最全面的力控传感器：六维力矩利用传感器中不同的感力元件，将力信号转换成电信号，能够同时测量三个轴向力Fx、Fy、Fz和三个轴向力矩Mx、My、Mz，能够满足任何方向上力的检测。六维力矩传感器不仅将力矩转为电信号，提供力信息，还可以获得内部受力的姿态，与三维力矩传感器相比，其能够消除弯矩对力测量的干扰，确保测量结果更加精确可靠。

应变片式为六维力矩主流技术方案

◆ 应变片式技术成熟为主流方案：根据敏感元件的种类，六维力和力矩传感器可分为电阻应变式、压电式、电容式、光学式等几类，其中电阻应变式为主流，其综合性能最优，精度高、技术成熟、测量范围广。

◆ 按输出结构看，直接输出型（无耦合型）为主流：直接输出型为六维空间力由测量元件直接检测或简单计算，无需各分力耦合，而间接型反之，需要各分力耦合才能得到六维输出。

应变片式原理为利用应变片受力产生电阻变化

◆ 应变片可以捕获物体由于应力而引起的微小变化“应变”，并将这种变化转变为电信号输出。如果应变片被压缩，其电阻会减小。如果应变片被拉伸时，其电阻会增加。原因是当测量栅丝被拉伸时，电流通过的导体变细，导致电阻增加。

◆ 一个六维力矩传感器需要30-50个应变片。由4片左右应变片组成一个电桥，用于测量一维力，为降低耦合干扰，需增加电桥，一般一个六维力矩需要30-50片应变片，取决于电桥设计与应变片灵敏度。

金属和半导体两种应变片式共存，各有优劣势

◆ 金属应变片温度稳定性好、应变范围大，更适用于机械工程领域。应变片按照材质可以分为金属应变片和硅基应变片，均有基底、敏感栅和引线三大部分构成。金属应变片主流为箔式，采用聚酰亚胺作为基底，康铜丝粘附在上面，其温度稳定性较好，线性度高，应变范围大（可达到4%，而半导体应变片只能达到0.3%），使用方便，刚度与半导体应变片相当。

◆ 半导体应变片灵敏度高、响应快、体积小，更适合电力电子领域。半导体应变片是将单晶硅锭切片、研磨、腐蚀压焊引线，最后粘贴在锌酚醛树脂或聚酰亚胺的衬底上，其优势在于灵敏度高（高50-100倍），机械滞后小、体积小、耗电少，但稳定差，受温度影响大。

六维力矩传感器的工艺流程：设计与标定检测为核心

◆ 结构解耦设计是核心：可决定六维力矩传感器的实际性能，包括弹性体结构设计、贴片位置设计、电桥结构设计，理论上合理的设计可消除各个方向之间的耦合，但实际需依靠解耦算法进一步减小/消除耦合干扰。

◆ 贴片靠熟练技术工：由于传感器内部空间狭小，贴片组桥的技术壁垒非常高，目前国内外企业在贴片环节均需要人工进行。

◆ 六维联合加载设备是标定与检测核心：必须通过六维加载设备，标定样本点（53万个）获得传感器数学解耦模型与参数；检测则是评价标定的准确度如何。而六维加载设备为非标设备，需传感器厂商自研。

六维力矩传感器供应链及成本拆分：降本空间巨大

◆ 目前良率低、人工贴片效率低，造成成本高，但未来半自动产线推广，降本空间大：一般采用国内应变片单个传感器需要40-50片，海外则可降至30片，单片价格分化较大，国产金属箔式10-20元，海外硅应变片价格则贵30倍以上，其余原材料成本较低。人工方面，目前应变片需手工贴，人工成本较高，单个预计人工成本800元，同时良率低于70%，因此我们测算低端六维力矩成本4k元左右，高端成本2-3万。

◆ 未来低端成本有望降至1000元以内，高端降至5000元，降本空间大，降本一方面依靠半自动产线推广，人工成本下降，良率提升，另一方面硅应变片价格下降空间大。

国内六维力矩厂商规模尚小，但未来可期

◆ 国内规模尚小，且产品性能与海外厂商有差异。高工统计，22年中国市场六维力/力矩传感器机器人行业销量4840套，同比增长62.58%，其中宇立仪器份额预计50%，其余厂商坤维科技、鑫精诚、海伯森、蓝点触控、神源生智能、瑞尔特测控等，均已有相关的产品落地并进入产业化应用。其中宇力规模大、坤维转攻六维。

◆ 新进入者增加，后续井喷可期：东华测试、重庆鲁班机器人技术研究院、昊志机电、埃力智能等，已初步具备六维力/力矩传感器的生产能力，部分产品已开始送样测试。

海外六维力矩老牌厂商多，产品精度高，降本空间大

◆ 海外老牌厂商多，多有较长历史，业务结构复杂。日韩厂商包括韩国Robotous，采用电容式方案，规模较大；美国ATI、AMTI采用应变片式，其中ATI产品类型多，性能领先，价格高昂；欧洲厂商中，德国的HBM、ME，均可自产应变片；瑞士Kistler是电压式的领导者；丹麦的onrobot通过收购匈牙利OptoForce提升六维力传感器竞争力。

◆ 海外产品短期性能更优。量程范围广，能承受额定测量范围5到20倍的负载，耦合误差<1%，灵敏度高。

六维力矩传感器空间广，国产替代正当时

◆ 短期需求未爆发，规模尚小：目前六维力矩传感器主要应用于协作机器人、汽车测试、航天、医疗等领域，规模较小，高工统计22年中国市场六维力矩传感器销量4840台，我们预计全球2万台以内。

◆ 随人形机器人爆发，需求2030年有望井喷：为提高双手灵巧度、行走的平衡性能，人形机器人倾向于在手腕、脚踝分别安装六维力矩。目前出于成本考虑，假设一个机器人采用2个；远期考虑到手部使用六维触觉传感器，手腕或可不用六维，单个机器人用量依然预期为2个。因此我们测算2030年全球116万台人形机器人，对应232万套六维力矩需求，按照单价1万，对应233亿市场空间。

◆ 国产替代加速：六维传感器的壁垒更多在于工艺，无明显卡脖子环节，中国产生在中低端产品上已突破，且产品性价比高，且更多资本进入该领域，加速技术迭代，中国厂商优势明显。

触觉传感器多技术路线并行，美企领先，中国企业可期

人类手部触觉：多维度感知，高灵敏度，高拉伸率

◆ 人类实际的触觉感知，来自四种机械感受器的皮肤输入，包括迈斯纳小体、帕西尼亚小体、默克尔椎间盘、鲁菲尼的小体，其将机械能转为电脉冲，统称为低阙值（高灵敏度）。四肿感受器分布于皮肤的浅深层，测量频率低高不同，其中鲁菲尼小体负责动觉/本体感觉，对切向力感知明显。

◆ 人类手部触觉可感知力觉、温觉、痛觉等多维度感知，且手部灵敏度极高，女性指尖法向压力阙值为0.019g，同时拉伸率高，手腕处皮肤拉伸率超20%，且是三维全向柔性。

机器人触觉方案：多路线布局，寻找性能最优

◆ 触觉是电子皮肤的功能之一：电子皮肤是集合“触觉+仿生性+延展性” 的类人类皮肤，仍需长期技术进步。

而人形机器人触觉触感器，是电子皮肤性能之一，更倾向于感知物理变化（力、温度等），主要应用于手部或手指（触觉列阵传感器）和大腿、手臂等（大面积传感器）。

◆ 触觉传感器多技术路线布局，追求极致性能，实现真正灵巧手：两类型，一是基于Mems技术集成的触觉传感器，包括压阻式、电容式、光电式、电磁式，其中压阻式技术成熟，目前应用最广；二是视触觉传感器，随着算法及数据模拟，未来潜力巨大。触觉传感器追求，高灵敏度（多维力感知）、高集成度（单位面积列阵单元多）、高延展性、成本低，以便获取物体信息，提升灵巧手抓取的力和力矩的控制效果。

MEMS压阻式触觉传感器：技术成熟，低端最先放量

◆ MEMS压阻式触觉传感器技术最成熟，目前应用最广，预计短期是机器人触觉传感器最先放量技术。其原理和应变片类似，但不同的是其敏感元件为半导体（单晶硅），当受到外力挤压时，相应电阻率产生变化，从而测量压力值。其采用MEMS技术排列密集，集成度高，体积小，技术成熟，成本低。制造精度不同，价格从几十至上千不等，进口产品单点售价近千元。

◆ MEMS压阻式触觉传感器仍需提升灵敏度、增加软性。目前压阻式的触觉传感器主流是一维传感器，只能测试法向力，测试灵敏度不足（有效阙值0.1N左右），而三维传感器存在力解耦精度不足；同时，单晶硅和pcb板缺乏柔性，适合列阵式布局，不适合应用于大面积柔性应用，适合在指尖应用。

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（特别说明：本文来源于公开资料，摘录内容仅供参考，不构成任何投资建议，如需使用请参阅报告原文。）

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