源达关于力传感器专题研究：建议关注东华测试、柯力传感等

　　来源：源(yuán)达

　　投资要点

　　六维力(lì)传感器是机器人核心部件，市场空间有望加(jiā)速(sù)扩容

　　六维(wéi)力传感器适用于力作用点随(suí)机并对测(cè)量(liàng)精度要求(qiú)较高的场景，适(shì)合(hé)在人形机器人和协作机器人中应用。人形机器人产品加快迭代成熟，有望拉动六维(wéi)力传感器市场空(kōng)间。2023年12月特斯(sī)拉发布的(de)Optimus Gen2已能完成单腿瑜伽等复杂动作。2023年国(guó)产人形机器人领(lǐng)军(jūn)企业(yè)优必选推(tuī)出工业版人形机器人Walker S，可在工(gōng)商业领域精密(mì)作业。根(gēn)据MIR睿工业数据，2023年中(zhōng)国六维力传感器市场规模为2.35亿元，同比增长14.3%，并预(yù)计在2026-2030年，人形机器人的(de)规模量产将显著增加六维力传感器需(xū)求，并推动生产成本降低，市场有望(wàng)迎来快(kuài)速扩容期。

　　人形机器人商业(yè)图景远大，推动六维力传感器市场加快增长

　　以Optimus为例 ，约需要14个力传感器、14个力矩传感(gǎn)器和4个六维力传感器(qì)，在人形机器人的腕部和踝部均需配备一个六维力传感(gǎn)器。考虑到人形机器人产品成熟(shú)度的快速(sù)提升，我(wǒ)们假(jiǎ)设2025年(nián)人(rén)形机器人正式商业化，并(bìng)出货1万套，并(bìng)在(zài)2026/2027年销量达5/10万套。同时基于人形机器(qì)人对零部件降本(běn)的要(yào)求，且六维(wéi)力(lì)传感器规模放(fàng)量
降(jiàng)低生产(chǎn)成本情况下，假(jiǎ)设2025-2027年六(liù)维力传感器价格由2万元/个(gè)降(jiàng)至1万元/个。则测算下若人形机器人(rén)出货量达到10万套(tào)，能提供约40亿元的(de)六维力(lì)传感器市场增(zēng)量。

　　国产公司已进入行业第一梯队，有望充分受(shòu)益市场机遇

　　2023年中国六维力传感器市场中(zhōng)，国产厂商份(fèn)额约(yuē)占30%。在国家政策支持及数(shù)年技术
追赶下，国产
六维力传感器厂商已进入业内第一(yī)梯队，部分产品成为行业标杆。目前(qián)宇立仪器、蓝点触(chù)控和坤维科技进入第一梯队行列，产品性能、批(pī)量化生(shēng)产能力和市占(zhàn)率(lǜ)均处于行业前列(liè)。柯力传(chuán)感和昊志机电等上市(shì)企业均在(zài)加大行(xíng)业投入。力学测试领域的领军企业东华测试在力传感器领域(yù)具备(bèi)自主可控的核心技术。未来国产企(qǐ)业在六维力传感器市场的份额有望继续提升，并(bìng)主导产品的降本普及和在(zài)人形机器(qì)人中的(de)导入(rù)。

　　投资建(jiàn)议

　　国产公(gōng)司有望充分受益六维力传感器的行业发展机遇(yù)。建议关注：东华测试、柯力传感等。

　　风险提示

　　下游行业景(jǐng)气度不及预期；行业竞争加剧；人形机器人商业化不及预期；在下游行业导入进度不及预期的风险。

　　一、六维(wéi)力传感(gǎn)器是机器人行业的重要部件

　　传感器是(shì)机器人(rén)的重要组成部件，功能(néng)类似人的感官。传感器是将被测信号按一定(dìng)规律转化成输出信号的器件，通常由敏感元
件和转化元件组成。敏感元件能直接感知或响应被(bèi)测(cè)量（输入量）；转(zhuǎn)化元件能(néng)将敏感元(yuán)件中感知的被测量转换成适合测量的(de)电信号。

　　图1：传感器的基本原理

　　资(zī)料来源：《机器人多维力(lì)传感器结构设计》，源达信息证(zhèng)券研究所

　　力传
感器的测量对象是力，并将力量值转换为相关(guān)电信号，包括张力、拉(lā)力、压(yā)力、重量、扭(niǔ)矩、内应力和应变等力学量。力传感器是机器人感知力(lì)的核(hé)心器件，常见的力传感器包括一维力传感器、三(sān)维力传感器和六维力传感器。六维力传感器(qì)适用于力作用点随机并对测量精度(dù)要(yào)求较高(gāo)的(de)场景，适合(hé)在人形(xíng)机器人(rén)和协作机器人中应用。

　　表1：常(cháng)见的力传感器类型

　　资料来源：坤维科技官方公众号，源达信息证券研究所

　　力传感器按原理可分(fēn)为应变片式、光学式和压电/电容(róng)式。目前(qián)应变片(piàn)式仍是主流技术，特点是技术成熟
、成本低且测(cè)量
范围广，但生产工艺较为复杂。目前国内主流力(lì)传感器企(qǐ)业宇(yǔ)立仪器、坤维科技和蓝点触控等均布局该力传(chuán)感(gǎn)器技术路线。

　　表2：力传感器原理(lǐ)分类及代表企业

　　资料来(lái)源(yuán)：GGII，源达信息证券研究(jiū)所

　　根据MIR睿工业数据，2023年中(zhōng)国(guó)六维力传(chuán)感器市场(chǎng)规(guī)模为2．35亿元，同比增长14．3%。其(qí)中2023-2026年受制于下游行业 应用的不成熟，市场整体规模仍较小；2026-2030年中，人形机器人的大规(guī)模量产(chǎn)将显著增加(jiā)六维力传感器需求，并推动生产成本降 低，市场规模有(yǒu)望迎(yíng)来快速扩容期。

　　图2：2020-2030年(nián)中国六维力传感器(qì)市(shì)场(chǎng)规模及预测

　　资料来源：MIR睿(ruì)工业，源达信息证券研究所

　　从六(liù)维力传感器下游行(xíng)业(yè)看，工业自动化是第一大下游应用，人形机器人(rén)是增速最快的下游应用。其中工业自动化行业中，柔性化产线对六维力传感
器需求保持增加，但受制于工艺原因暂未大(dà)批(pī)量使用；人形机器人行业对六维力传感器有确定的大批量需求，未来伴(bàn)随人形机(jī)器人(rén)的成功量产需求有(yǒu)望进一步增长；汽车行业中应用已较为成
熟，暂未有大型(xíng)新应用(yòng)场景的出现；此外军工、航天航空和医(yī)疗等行业对六维力传感器的需求保持稳定 增长(zhǎng)。

　　六维力传感(gǎn)器的(de)原理可分为应
变片、光学(xué)式和压电/电容式。其中(zhōng)应变片式是市场主流，原理(lǐ)是材料受力产生形变，并(bìng)转化(huà)为材料电阻变化进行测量(liàng)；光学式是通过(guò)光纤、光栅反映形变，再(zài)转
化为力(lì)；压电式通
过(guò)形变改变电荷；电(diàn)容(róng)式通过极距变化改变(biàn)电压。

　　表3：常见(jiàn)的力传感器(qì)类型

　　资料来(lái)源：《2023年协作机器人产业发展蓝皮书》，源达信息证券
研究所

　　2023年中
国六维力传感器市场(chǎng)中，国(guó)产厂商份额约占30%。中国六维力传感器市场格局较为集中，TOP10厂商合计份额达69.5%。其中国外企业如ATI、Epson等仍占据较大份额，国外企业合计占国内市场的70%。国产公司中，宇立仪器市场份额较为(wèi)领先，达(dá)38.1%。而蓝(lán)点触控、坤维信息和鑫精诚等国产公(gōng)司也具备较强竞争力。此外柯力传感、昊志机电等公司(sī)也(yě)在(zài)积极投入该行业，后续市场份额有望提升(shēng)。

　　二、人形机(jī)器人有望(wàng)推动六(liù)维力传感器行业高速发展

　　特(tè)斯拉(lā)推动人形机器人商
业化加速(sù)，Optimus迭代速度惊人。2021年8月(yuè)，马(mǎ)斯克在特斯拉 AI DAY上首次提(tí)出(chū)Optimus的概念，并计(jì)划在未来让人形机器人取(qǔ)代人类(lèi)从事部分危险(xiǎn)工作和重复劳动(dòng)。相比工业(yè)机器人，人形(xíng)机器人的 核心在于
与智能(néng)化和类人化，所以智能制造、商业服务和家庭场(chǎng)景可能会是(shì)人(rén)形机器人的主要应用场景。2023年(nián)12月，特斯拉发布(bù)的Optimus Gen2已能完成单(dān)腿瑜伽等(děng)复(fù)杂动(dòng)作，自(zì)2022年发布demo起仅两年，迭代速度惊人。而在人工智能大模型的发展加持下，人形机器人的“iPhone时刻(kè)”有望在不(bù)久到来。

　　图7：特斯拉Optimus系(xì)列机器人迭代历史

　　资 料来源
：机器之心，源达信息证券研究所

　　国产人形机器人加速迭(dié)代。2016年优必选(xuǎn)推出Walker原型机，腿部(bù)拥(yōng)有(yǒu)12个自由度，可以完成(chéng)行走和上下斜坡的动作。2023年优必选推出工业版(bǎn)人形机(jī)器人Walker S，身高1.7米(mǐ)，体重60kg，可替(tì)换(huàn)末端执行器，搭载41个高性能伺服(fú)关节以及多维力(lì)传感器，机器人自主运动及决策(cè)能力大幅提(tí)高，可在工业及商用场景广泛应用。

　　图8：优必选Walker系列机器人迭代历史

　　资料来源：优必选官网，源达信息证券研究所

　　人形机器人对力传感器需求明确。以Optimus为例，约需要14个力传感器、14个力矩传感(gǎn)器和4个(gè)六维力(lì)传感器，在人(rén)形机器(qì)人的腕部和踝(huái)部均需配备(bèi)一(yī)个六维(wéi)力传感器。

　　人形
机器(qì)人的商业化推进有望打开六维力传感器市场空间。考虑到(dào)人形机器人产品成熟度(dù)的快速提(tí)升，我们假(jiǎ)设2025年人形机器人正(zhèng)式(shì)商业(yè)化(huà)，并出货1万套(tào)，并在(zài)2026/2027年(nián)销量达5/10万套。同时基于(yú)人(rén)形机器人对零部件降本的(de)要(yào)求，且六维力传感器规模放量降低生(shēng)产成本情况下(xià)，假设2025-2027年六维力传感器(qì)价格由2万元降至1万元。则测算下若人(rén)形机(jī)器人(rén)出货量达到10万套，则能提(tí)供40亿元的六维力传感(gǎn)器市(shì)场(chǎng)增量。

　　表4：人形机器人蕴(yùn)含的巨大商业想象力(lì)有望大大拓宽精密减速器市(shì)场空间

　　资料来源(yuán)：特斯拉，源达信息证券研 究所测算(suàn)

　　根据GGII发(fā)布的《2024中国人形机器人产业发展蓝皮书(shū)》，预计2024年(nián)全球人形机器人销(xiāo)量为11867台，并预计至2030年(nián)销量有望达605680台(tái)，GAGR=92.60%。预计人形机器人(rén)蕴含(hán)的巨 大市场潜力将会给六维力传感(gǎn)器行业带来远大(dà)市(shì)场空间(jiān)。

　　图11：2024-2030年全球人形机器人(rén)销(xiāo)量预测（台）

　　资料来源：GGII，源达信息证券研究所(suǒ)

　　三、六维力传感器技 术难点
：串扰、精(jīng)度及准度

　　串扰指标用来衡量多维力传(chuán)感器各测量方向间(jiān)的耦(ǒu)合影(yǐng)响，可以反映(yìng)测量误差(chà)水(shuǐ)平，是体现产品性能的关键指标
之一。比 较优秀的串扰指标在1%FS左右，2~5%FS比(bǐ)较常见(jiàn)。以六维力(lì)传感(gǎn)器为
例。分别对六维力传(chuán)感器的(de)六(liù)个测(cè)量方向精确加载至各自的额定载 荷，记录六个方向的测量结果，就做(zuò)成了这个表格。载荷组1中，仅仅(jǐn)对Fx方向加载到(dào)额定载荷，并且假设加载方向和载荷(hé)值是(shì)非常准(zhǔn)确的，所以Fx是100%FS，其它方向是0%FS。表格右侧Fy、Fz、Mx、My、Mz的测量结(jié)果就是在(zài)Fx作用下
的串扰。因为此时Fy、Fz、Mx、My、Mz的理(lǐ)论真值都是0。Fy、Fz、Mx、My、Mz测(cè)量结果就体(tǐ)现了Fx对其它五个测(cè)量方向的(de)耦合干扰情况。

　　图12：六维力传感(gǎn)器(qì)的串扰指标测量

　　资料来源：坤(kūn)维科技公众(zhòng)号(hào)，源(yuán)达信息(xī)证券研究所(suǒ)

　　精度和准度指标用于衡量六维(wéi)力传感器的测量误差水平。1）多维力传感器精度衡量的是测(cè)量结果之间的重复(fù)性。其检定方法是，在(zài)相同环境条(tiáo)件(jiàn)下，在额定(dìng)载荷范围内
，进行多次重复(fù)联合加载(zài)相同一组载荷后，计算得到的传感器测量值的(de)标准差，并除以量(liàng)程；2）多(duō)维力传感器准度衡量的是测量(liàng)结果(guǒ)与(yǔ)理(lǐ)论真值的(de)偏离程度。其获得的方法是，对传感器进行(xíng)多组多维联合加载，计算得到的传感器测量值与所加载(zài)荷理论真值之间的标准偏差，并除以量程。

　　图13：六维力传
感器的精度及准度指标(biāo)

　　资(zī)料来源(yuán)：坤维科(kē)技公众(zhòng)号，源达信息(xī)证券研究所

　　四(sì)、国产企业在六维力(lì)传(chuán)感(gǎn)器行业已具备强竞争力

　　国产(chǎn)企业已成为六维力(lì)传感器主流供应厂(chǎng)商。在国家政策支持及数年技术追赶下 ，国产六维力传感器厂商已进入业内第(dì)一梯队，部分(fēn)产品成为行业标杆。目前国产企业宇立仪器、蓝点触控和坤维(wéi)科(kē)技和进口(kǒu)企业ATI进入第一(yī)梯队行列，在(zài)产品性能、批量化生产能力和市占率方面均处(chù)于(yú)行业前 列。此外(wài)柯力传感和昊志机电等(děng)国产企业均在加大行业(yè)投入
，未来
国产企业将占(zhàn)据六维力传感(gǎn)器市场的绝大部分，并将主
导产品的降(jiàng)本普及和(hé)在人形机器人中的导入。

　　图14：中国六维力传感(gǎn)器厂商梯队分布

　　资料来源：MIR睿工业，源达(dá)信息证券研(yán)究所

　　根(gēn)据共(gòng)研网数据，国内六维力传感器(qì)市场(chǎng)集中度较高，CR5超过50%。其中ATI（美国）份额占比为22.4%、宇立仪(yí)器(qì)（中国）占比12.2%、Epson（日本）占比(bǐ)6.4%、蓝 点(diǎn)触控（中国）占比4.8%、坤维科技（中国）占比4.7%。2023年(nián)中国六
维力传感器市场中(zhōng)外资出货占比仍达67.9%，我们预计未来六维力传感器国产企业技术实力及产(chǎn)品(pǐn)力进一步提(tí)升下，2024-2027年内资出(chū)货占比(bǐ)有(yǒu)望从34.7%提升至54.7%。

　　五、建议关注

　　1．东华测试

　　东华测试(shì)是国内力学(xué)测试(shì)领域的领军企业(yè)。公司在力学性能测试领域积(jī)累(lèi)深(shēn)厚，实现核心技术自主(zhǔ)可控，业务板块可分(fēn)为结构力学研究、结构(gòu)安全性(xìng)在线监测和(hé)防务PHM、民用PHM和电化学(xué)工作站四大板块。公(gōng)司主要产品包括传感器、测试分析系统和软(ruǎn)件平台。基于公司力学测试产品的通用性(xìng)，公司(sī)有望向新能源(yuán)、航天航空、工业和人形机器人等(děng)行业(yè)拓展，拓宽公司成长空间。

　　2024年上半年公司实现营收2.76亿(yì)元，同比+37.75%；归母净利润(rùn)为0.74亿元(yuán)，同比(bǐ)+65.11%。

　　2．柯力传感

　　公司(sī)是国内智能传感器(qì)行业的领军企业，在国内(nèi)称重传感器市场14年市占率保持第(dì)一。公司具备完(wán)善的管 理价格和(hé)生产体系，并(bìng)保持较高的产品(pǐn)研发投入。目前公司已加大了对光栅传感器、电量传感器、视(shì)觉(jué)传感器、激光传感器等多种物(wù)理(lǐ)量传感器的投入，并重视六维力传感器在(zài)人形机器人行业的发展机(jī)遇(yù)，捕捉(zhuō)行业发展机会
。

　　截至2024年上(shàng)半年，公
司
实现营收(shōu)5．55亿元，同比(bǐ)+9.42%；归母净(jìng)利(lì)润为1．17亿元，同比-16．57%。2024H1公(gōng)司(sī)所持驰诚股份因股票价格波动，导致公允价值变动损益-2110.50万元，影响公司盈利。后续公司布局的多种物理量(liàng)传感器有望迎来收获 期，未来(lái)业绩(jì)增长空间值得期(qī)待。

　　六(liù)、投资建议

　　1．建议关注

　　六维(wéi)力(lì)传感器正处(chù)于行业发展的重要阶段，未来人形机器人的量产将大幅增加对六维力传感器的数量需求，并推动六维力传感器的生产成本降低，生(shēng)产工艺(yì)进一步成熟，助力六维力传感器在更多行业的渗透应用。目 前宇立仪器、蓝点(diǎn)触控和(hé)坤维(wéi)科技等国产六维力传感器厂商已进入(rù)国内市(shì)场第一梯队；柯(kē)力传感、昊志机电等企业正在加快(kuài)对该行业的投入；国内力学测试领军(jūn)企(qǐ)业东华测试在力传(chuán)感器领域具备(bèi)自主可控(kòng)的核心技术。未来(lái)国产公司有望充分受益六维力传感器的行业发展(zhǎn)机遇(yù)。建议关注：东华测试、柯力传感
等(děng)。

　　2．一(yī)致预(yù)测

　　表5：重点公司(sī)盈利预测

　　资料来源：Wind一致预期（2024/9/13），源达信息证券(quàn)研究所

　　七、风险提(tí)示

　　下游行业景气度不及预期(qī)；

　　行业竞(jìng)争加剧；

　　人(rén)形机器人商业化不及预(yù)期；

　　在下游行业导入 进度不及预期的风(fēng)险(xiǎn)。

责(zé)任编辑：刘(liú)万里 SF014

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