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(lái)源(yuán)：源达

　　投资要(yào)点

　　六维力传感器是(shì)机器(qì)人核心部(bù)件，市场(chǎng)空间有(yǒu)望加速(sù)扩(kuò)容

　　六(liù)维(wéi)力传感器(qì)适用于力作用点随机并(bìng)对测量精度要求较高的场景，适合在(zài)人形机器人和(hé)协(xié)作机器人中(zhōng)应用。人形机(jī)器人产品加(jiā)快迭代成(chéng)熟(shú)，有望拉动六维(wéi)力传感器市场空间。2023年12月特斯拉发布的Optimus Gen2已能完成单腿瑜伽等(děng)复(fù)杂动作。2023年国产人形(xíng)机器人领(lǐng)军企业优必选推出工业版人形机器人Walker S，可在(zài)工商业领域精密作业。根据MIR睿工业数据(jù)，2023年中国六(liù)维力传感器市场规模为2.35亿 元，同比 增(zēng)长14.3%，并预计在(zài)2026-2030年，人形机
器人的规模量产将显(xiǎn)著增加六维力传感器需求，并推(tuī)动生产(chǎn)成本降低，市场
有望迎来快速扩(kuò)容期。

　　人 形机(jī)器人商业图景远大(dà)，推动六维力传感(gǎn)器市场(chǎng)加快增长

　　以Optimus为例，约需要14个力传感(gǎn)器、14个力矩传(chuán)感器和4个六维力传(chuán)感器(qì)，在人形机器人的腕部和踝部均需配(pèi)备一个六维力传感器。考虑到人形机器人产品成熟度的快速提(tí)升，我们假设2025年人形机器人正式商业化，并出(chū)货(huò)1万套，并在2026/2027年销量达5/10万套。同(tóng)时(shí)基于人形机器(qì)人对零部件降本的(de)要求，且六维力传感器规模放量降低生产成(chéng)本情况下，假设2025-2027年(nián)六维力传感(gǎn)器价格由(yóu)2万元(yuán)/个降至
1万元/个。则(zé)测算下若人形机(jī)器人出货量达到10万套，能(néng)提供约(yuē)40亿(yì)元的(de)六维力传感器(qì)市场增量。

　　国产公司已(yǐ)进入行业第(dì)一(yī)梯队，有望(wàng)充分受益市
场机遇

　　2023年中国六维力(lì)传感器市场中，国(guó)产厂商份额(é)约占30%。在国家政策支持及(jí)数年技术追赶下，国产六维力传感器(qì)厂商已进入业内第一梯(tī)队，部分产品(pǐn)成 为行(xíng)业标杆。目前宇立仪器、蓝点触控和坤维(wéi)科技进入第一梯队行列，产(chǎn)品(pǐn)性能、批量化生(shēng)产能力和市占率均处于行业前列(liè)。柯 力
传感和昊志机电等(děng)上市(shì)企业均(jūn)在加大行(xíng)业投入。力学测试领域的领军企业东(dōng)华测试在(zài)力传感器领域(yù)具备自主可控的核心技术。未来(lái)国产(chǎn)企业在六维力传感器市场的份额有望继续提升，并(bìng)主导(dǎo)产(chǎn)品的(de)降本普及(jí)和在(zài)人形机器人中的导入(rù)。

　　投资建议

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

　　风险提
示

　　下游行业景气(qì)度不及预期；行业(yè)竞争加剧；人形机器人商业(yè)化不及预期；在下游行业导入进度不及预期(qī)的风险。

　　一、六维力(lì)传感器(qì)是机器人行(xíng)业的重要部件

　　传感器是(shì)机器人(rén)的重要组成部件，功能类似人的(de)感官。传感器(qì)是将(jiāng)被测信号按一定规律转化成输出信号的器件，通常由敏感元件和转化 元件(jiàn)组成。敏(mǐn)感(gǎn)元件(jiàn)能直接感知或响(xiǎng)应被测量（输入量）；转化元件(jiàn)能将敏(mǐn)感元件中感知的(de)被测量转换成适(shì)合(hé)测量的电信号。

　　图1：传(chuán)感器的基本原理(lǐ)

　　资料来源：《机器人(rén)多维力传感器结构设计》，源达信(xìn)息
证券研究 所

　　力传感
器的测量(liàng)对象是力，并将(jiāng)力(lì)量值转换为相关电(diàn)信号，包(bāo)括张力、拉力、压力、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的核心器件(jiàn)，常见(jiàn)的(de)力(lì)传感(gǎn)器包括(kuò)一维力传感器、三维力(lì)传感器和六维力传感(gǎn)器(qì)。六维力传感器适用于力作用点随(suí)机并对测(cè)量精度要求较(jiào)高(gāo)的场景，适合在(zài)人形机器(qì)人和协作机器人中应用。

　　表1：常见的力传感(gǎn)器类型(xíng)

　　资料来源：坤维(wéi)科技(jì)官(guān)方公众号(hào)，源达信息证券研究所(suǒ)

　　力传感器按原理可分为应变片式、光(guāng)学式和压电/电容式。目前应变片式仍是主流(liú)技术，特点是技术成熟、成本低且测量范围广，但生产工(gōng)艺较为复杂(zá)。目前国内主流力传感(gǎn)器企业宇立仪器、坤维科(kē)技(jì)和蓝点触控等均布(bù)局该力传感器技术路线。

　　表2：力传感器(qì)原理分类(lèi)及代表(biǎo)企业

　　资料来源：GGII，源达(dá)信(xìn)息证(zhèng)券研究所(suǒ)

　　根据(jù)MIR睿工业数据，2023年中国六维(wéi)力(lì)传感(gǎn)器市(shì)场规模(mó)为2．35亿元，同(tóng)比增长14．3%。其中2023-2026年受制于下游行业应用的不成熟，市场整体规(guī)模仍较小；2026-2030年(nián)中，人形机器(qì)人(rén)的大规模量产将显著(zhù)增加六(liù)维(wéi)力(lì)传感器需求，并(bìng)推(tuī)动生产成本降低，市场规模有望(wàng)迎来(lái)快速扩容期。

　　图2：2020-2030年中国(guó)六维力传感器市场规模(mó)及预测(cè)

　　资料来源：MIR睿工业，源(yuán)达信息证券(quàn)研究(jiū)所

　　从六维力(lì)传感器下(xià)游(yóu)行业看，工业自动化是第(dì)一大下游应用，人(rén)形机器人是增速最快的下游应用。其中工业自动化行(xíng)业中，柔性化产线(xiàn)对六维力传(chuán)感器需求保持(chí)增加，但受制于工艺原因(yīn)暂(zàn)未大批量使用；人形机器人行业对六维力传感器有确定的大批量需求，未来伴随人形机(jī)器人的成功
量产需求有望进一步增长；汽车行业中应用已较为成熟，暂未有大(dà)型新应用场(chǎng)景的(de)出现；此(cǐ)外军工、航(háng)天航空和医疗等行业(yè)对六(liù)维力传感器的需(xū)求保持稳定增长。

　　六维力传感(gǎn)器的原(yuán)理可分为应变片、光学(xué)式(shì)和压电(diàn)/电(diàn)容式。其中应变片式是市场主流，原理是材料受力产生形变，并转化为材(cái)料电(diàn)阻(zǔ)变化(huà)进行测量；光学式是通过光纤(xiān)、光栅反映形变，再转化(huà)为力；压电式通过形变 改变(biàn)电荷；电(diàn)容(róng)式通过极距变化改变电压。

　　表3：常见的(de)力传感器类型

　　资料来源：《2023年协作机器(qì)人(rén)产业(yè)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中，国产厂商份额约占(zhàn)30%。中国(guó)六维力传感器(qì)市场格局较(jiào)为集中(zhōng)，TOP10厂商(shāng)合计份(fèn)额达
69.5%。其中国(guó)外企业(yè)如ATI、Epson等仍占据较大份额，国外企业合(hé)计占国内市场的70%。国产公司中，宇 立
仪器市场(chǎng)份额较(jiào)为领先，达38.1%。而蓝点触控、坤维
信息和鑫精诚等国产公司也具备(bèi)较强竞争力。此外(wài)柯力传(chuán)感、昊志机(jī)电(diàn)等公司也在积极投入该 行业，后续市场份额有(yǒu)望提升。

　　二(èr)、人形机器人有望推动六维力传感器行业
高速发(fā)展

　　特斯拉推动
人形机器人商业化加速，Optimus迭代速度惊人(rén)。2021年8月，马(mǎ)斯克在特斯(sī)拉 AI DAY上首次提出Optimus的概念，并计(jì)划在未(wèi)来让人形机器人(rén)取代人(rén)类从事部分危险工作和重(zhòng)复(fù)劳动。相比工业机器人，人形(xíng)机器(qì)人的核(hé)心在(zài)于与智能化和类人
化(huà)，所以智(zhì)能制造、商业服务(wù)和家庭场景可能会是人形机器人的主要应用场景。2023年12月，特斯拉(lā)发(fā)布的Optimus Gen2已能(néng)完成(chéng)单(dān)腿瑜伽等(děng)复(fù)杂动作，自2022年发布demo起仅两年，迭代速度惊人。而在(zài)人工(gōng)智能大(dà)模型的发展加(jiā)持下，人形机器人的“iPhone时刻”有望在(zài)不久到来。

　　图7：特斯(sī)拉Optimus系列(liè)机(jī)器人迭(dié)代历史

　　资料来(lái)源：机器之心，源达信 息证券研究所

　　国产人形机器(qì)人加速迭(dié)代。2016年优(yōu)必选推出(chū)Walker原(yuán)型机，腿部拥有12个自(zì)由度，可以完成行(xíng)走和上下斜坡的动作。2023年(nián)优必选推出工(gōng)业版人形机器人Walker S，身高1.7米，体重60kg，可替换末端执行器(qì)，搭(dā)载41个高性能伺服关节以及(jí)多维力传感器，机器人自主运动及决策能力大幅提高(gāo)，可在工业及商用场景广泛(fàn)应(yīng)用。

　　图8：优必选Walker系列机器人迭代(dài)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(rén)对力传感器需求(qiú)明确。以Optimus为例，约需要14个力传感
器、14个力(lì)矩(jǔ)传感器
和4个六维力传感器，在人形机器人的腕部和踝部均需配备(bèi)一个六维力传感(gǎn)器。

　　人(rén)形(xíng)机器人的商业化推进有(yǒu)望打开六维(wéi)力传(chuán)感器市场空间。考虑到人形机器人产品成熟(shú)度(dù)的快速提升(shēng)，我们假设2025年人形机器人正式商业(yè)化，并出(chū)货1万套，并在2026/2027年销量达5/10万(wàn)套。同时基于人形机器人对零部件降本的 要求(qiú)，且六维力(lì)传感器规模放量降低生产成本情况下，假设2025-2027年六维力传感器价格由(yóu)2万元降(jiàng)至1万元。则测算(suàn)下(xià)若人形机(jī)器人出货量达到10万套，则能提供40亿(yì)元(yuán)的六维力传感器市场增(zēng)量(liàng)。

　　表(biǎo)4：人形机器人蕴含的巨大商(shāng)业想象力有望大大拓宽(kuān)精密减速(sù)器(qì)市场空(kōng)间

　　资料来源：特斯拉，源(yuán)达
信息证券(quàn)研究(jiū)所(suǒ)测算

　　根(gēn)据(jù)GGII发布的《2024中国人形机器人产业发展蓝皮书》，预(yù)计2024年(nián)全球人(rén)形机器(qì)人 销量为11867台，并预计至2030年销(xiāo)量有望达605680台，GAGR=92.60%。预计(jì)人形机器人蕴含的巨大市场潜力将会给六维力传感器行业带来远大市场空间。

　　图11：2024-2030年全球人形 机器人销量预测（台）

　　资料来源：GGII，源达信息证券(quàn)研究所

　　三、六维(wéi)力传感器技术难点：串扰、精度及(jí)准度

　　串扰指标用来衡量多维力传感器各测量方向(xiàng)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。比较优秀的串扰指标在1%FS左右，2~5%FS比较常见。以(yǐ)六维力传感(gǎn)器为例。分别对六(liù)维(wéi)力传(chuán)感器的六个测量方向精确(què)加载(zài)至各自的额定载荷，记录六个方向的测(cè)量结果，就做(zuò)成(chéng)了这个表(biǎo)格。载(zài)荷组1中，仅(jǐn)仅对Fx方向(xiàng)加(jiā)载到额定载荷，并且假设加载方向和载荷(hé)值是(shì)非常(cháng)准确的，所以Fx是100%FS，其它方向是0%FS。表格右侧Fy、Fz、Mx、My、Mz的测量结果就是在Fx作用下的(de)串扰。因(yīn)为(wèi)此时Fy、Fz、Mx、My、Mz的理(lǐ)论真值都是0。Fy、Fz、Mx、My、Mz测量(liàng)结果就体(tǐ)现了Fx对其它五个测量方向(xiàng)的耦合干扰情况。

　　图12：六维力传感器的串扰指标测量

　　资料来(lái)源：坤维科技公众号，源达信息证券(quàn)研究(jiū)所

　　精度和准度指标用于衡量六维(wéi)力传(chuán)感器的测量(liàng)误(wù)差(chà)水平。1）多维(wéi)力传(chuán)感(gǎn)器精度衡量的是测量(liàng)结果之间的重(zhòng)复性。其检定方法是，在相同环境条(tiáo)件下，在额定载荷范围内，进行多(duō)次重复(fù)联合加载相同一组载荷后，计算得到的传感(gǎn)器测量值的标准差，并除以量(liàng)程；2）多维力传感器(qì)准度衡(héng)量(liàng)的是测量结(jié)果与理论真值的偏离程度。其获得的方法是，对传感器进(jìn)行多组多维(wéi)联合加载，计算得到的传感器测量值(zhí)与所加载荷理论真值之间的标准(zhǔn)偏差，并除以量(liàng)程。

　　图13：六维力(lì)传感器的精度及准度指标(biāo)

　　资料来源：坤维科技公众号，源(yuán)达信息证券研究所

　　四、国产企业在六维力传感器行业已具备强竞争力

　　国产企业已成为六维力传感(gǎn)器主流供应(yīng)厂商。在国(guó)家政策支(zhī)持及数年技术追赶下，国产六维力传感器厂商(shāng)已进入业内 第一梯队，部分产 品成为行业标杆(gān)。目前(qián)国产企业(yè)宇(yǔ)立仪器、蓝点触控和坤维(wéi)科技和进口企业ATI进入第(dì)一梯队行(xíng)列，在产(chǎn)品性能、批量化生产(chǎn)能力和市
占(zhàn)率方面均(jūn)处于(yú)行业前列。此外柯(kē)力传感和昊(hào)志机电等国(guó)产企业均在加大行业投(tóu)入，未来国产企业将占据六维力传感(gǎn)器市(shì)场的绝大部(bù)分，并将主导产品的降本普及和在人形机器人中的导入。

　　图14：中国六维力传(chuán)感 器厂商梯队分布

　　资(zī)料来源：MIR睿工(gōng)业 ，源达信息证券研究所

　　根据共(gòng)研网数(shù)据，国内六维力传感器市场集中度较高，CR5超过50%。其中ATI（美国 ）份额(é)占比(bǐ)为22.4%、宇立仪器（中国）占比12.2%、Epson（日本）占(zhàn)比6.4%、蓝(lán)点(diǎn)触控（中国）占比4.8%、坤维科技（中国(guó)）占比4.7%。2023年中国六(liù)维力传(chuán)感器市场(chǎng)中(zhōng)外资出(chū)货占
比仍达(dá)67.9%，我们(men)预计未 来六维力传感器国产企(qǐ)业技术实力及产品力(lì)进一步提升下，2024-2027年内(nèi)资(zī)出货占比有望从34.7%提(tí)升至54.7%。

　　五、建议关(guān)注

　　1．东华测试

　　东(dōng)华测试是国内力学测试领域的领(lǐng)军企业。公司在力学性能(néng)测试 领域积累(lèi)深厚(hòu)，实现核心技术自主可控，业务板块(kuài)可分为结构力学研究、结构安全性在线(xiàn)监测和防(fáng)务PHM、民 用PHM和(hé)电(diàn)化学工作站四大板块。公(gōng)司主要产品包括传(chuán)感器、测试分析系统和软件平台。基于公司力学测试产品(pǐn)的通用性，公司有望向新能源、航天航空、工业和人(rén)形机器人(rén)等行业拓展，拓宽公司成长空间(jiān)。

　　2024年上半年公司实现营收(shōu)2.76亿元，同比+37.75%；归母净利润为0.74亿元，同比+65.11%。

　　2．柯力传感

　　公司是国内智能传感器行(xíng)业的领军企业，在国内称重传(chuán)感(gǎn)器(qì)市场14年市占率保持第一。公司具(jù)备完(wán)善的管理价格和生产体(tǐ)系，并保持较高的产品研发投(tóu)入。目前公司已(yǐ)加(jiā)大了(le)对光栅传感器、电(diàn)量传感器、视觉传感器、激光传(chuán)感器等多种物理量传感器的投入，并重视六维力传感器在人形机器人(rén)行业的发展机遇，捕(bǔ)捉行业发展机会。

　　截至(zhì)2024年上(shàng)半年，公司实现营收5．55亿元，同(tóng)比+9.42%；归母净利(lì)润(rùn)为1．17亿元，同比(bǐ)-16．57%。2024H1公司所持驰诚股份因股票(piào)价格(gé)波(bō)动，导致公允价(jià)值变动损益-2110.50万元，影(yǐng)响公(gōng)司(sī)盈利。后续公(gōng)司布(bù)局的多种物理量传感(gǎn)器有望迎来收获(huò)期，未来(lái)业绩增长空间值得期(qī)待(dài)。

　　六、投资(zī)建议

　　1．建(jiàn)议关注

　　六维力传感器(qì)正处于行业发展的重要阶段，未(wèi)来人形机器人的量(liàng)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(gǎn)器(qì)的生(shēng)产成本降低，生产工艺(yì)进一(yī)步成熟，助力六维力传感器在(zài)更(gèng)多(duō)行业的渗透应用。目前宇立仪器、蓝点触控和坤维科技等(děng)国(guó)产六维(wéi)力传感器厂商已进入国内市场第一梯队；柯力传感、昊志(zhì)机
电等企业正在加(jiā)快对该行业的投入；国(guó)内力学测试领军企业东华测试(shì)在力传感器领域具(jù)备自主可(kě)控的核心技(jì)术。未来国产公司(sī)有望(wàng)充分受益六维力传感器的行(xíng)业发(fā)展机遇。建议关注：东华测(cè)试、柯力传感等。

　　2．一(yī)致预测

　　表5：重点公司盈利预测

　　资(zī)料来源：Wind一致预期（2024/9/13），源达信息证券研究所(suǒ)

　　七、风险提示

　　下游(yóu)行业景气度不(bù)及预期；

　　行业竞争加剧；

　　人形机器人商业化不及预(yù)期；

　　在下游行业导入进(jìn)度不(bù)及预期的风险(xiǎn)。

责任编辑：刘万里 SF014

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