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：源达

　　投资要点

　　六维(wéi)力(lì)传感器是机器人核心部件(jiàn)，市场空间有望加速扩容

　　六维力传感器适用于力作用(yòng)点随机并对测量精度要求较高的(de)场景，适合在人形(xíng)机器人和协作机器人中应用。人形机器人产品(pǐn)加快迭代成熟，有望拉动六 维力传(chuán)感器市(shì)场空间。2023年12月特斯拉发布(bù)的Optimus Gen2已能完成单(dān)腿(tuǐ)瑜伽等(děng)复杂动作(zuò)。2023年国产(chǎn)人形机器人领军企
业优(yōu)必选推出工业(yè)版人(rén)形(xíng)机器人(rén)Walker S，可(kě)在工商业领域精密作业。根据MIR睿工业数据，2023年(nián)中国六维力传感器市场规模为2.35亿元，同比(bǐ)增长14.3%，并预计在2026-2030年
，人形机器人的(de)规模量产将显(xiǎn)著(zhù)增加六维力传感器需求，并推动生产成本降低，市(shì)场有望迎来快速(sù)扩容期。

　　人形机器人商业图(tú)景远大，推(tuī)动六维力传感器市场加(jiā)快(kuài)增长

　　以Optimus为例，约需要(yào)14个力传感器、14个力矩(jǔ)传感器和4个六维力(lì)传感(gǎn)器，在人形机器人的腕部(bù)和踝部均(jūn)需配备一个六维力传(chuán)感器。考虑到人形机器人产品成熟度的快速提升，我们假设2025年人形机器(qì)人正式商业化，并
出货1万套(tào)，并在2026/2027年销量达5/10万套。同时基(jī)于人形(xíng)机器人对零部件降本的要求，且六维力传(chuán)感器规模放量降低生产成(chéng)本情(qíng)况下，假设(shè)2025-2027年六维力传感器价(jià)格由2万元/个降至1万元/个。则(zé)测算下若人(rén)形机器人出货量达到10万套，能提供约40亿元的六维力传感器市场增量。

　　国产公司已进入行业第(dì)一梯队，有(yǒu)望充分 受益市场机(jī)遇

　　2023年中国(guó)六(liù)维力传感器(qì)市场中，国产厂(chǎng)商份额约占30%。在国家(jiā)政策(cè)支(zhī)持及数年技术追赶下，国产六维力传感器厂商已进
入业(yè)内第一梯队(duì)，部分产品成为行业(yè)标杆。目前宇立(lì)仪器、蓝点触控和(hé)坤维科技进(jìn)入 第一(yī)梯队行列(liè)，产品性能、批量化(huà)生产能力(lì)和(hé)市占率均(jūn)处于行业前列(liè)。柯力传感(gǎn)和昊志机电等上市企业均在加大行业(yè)投入。力学测试领域的领军企业东华(huá)测试在力传感器领(lǐng)域具备(bèi)自(zì)主可控的核心技术。未来国产企业在六维力传感器市场的份额有望(wàng)继续提升(shēng)，并主导产(chǎn)品(pǐn)的降本普及和在人形(xíng)机器人中的导(dǎo)入(rù)。

　　投资建议

　　国产公司有望充分受益六(liù)维力(lì)传感器的行(xíng)业发展机遇。建议关注：东华测试、柯(kē)力传感等。

　　风险提示

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

　　一、六维力传感器是机器人行业的重(zhòng)要部件

　　传感器是机器人的重要组成部件，功能类(lèi)似(shì)人的(de)感
官。传感器是将被测(cè)信号(hào)按一定(dìng)规律转化(huà)成输出信(xìn)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
被测量（输(shū)入量）；转化元件(jiàn)能(néng)将敏感元件中感知的被(bèi)测量转换成适合测量的电信号。

　　图1：传感器的(de)基本原理

　　资料来源：《机器人多(duō)维力传感器结构设(shè)计》，源达信息证券研究所

　　力传感器的测量对象是力(lì)，并将力量值转换为相关电信(xìn)号，包括张力、拉力、压力、重量、扭(niǔ)矩、内应力和应(yīng)变等力学(xué)量。力(lì)传感(gǎn)器是机器人感知力的核心(xīn)器件，常见的(de)力传感器包括一 维力传(chuán)感器(qì)、三(sān)维力传(chuán)感器和六维力(lì)传感器。六维力传感(gǎn)器适用于力作用点随机并对测量精度要求较高的场(chǎng)景，适合在人形机(jī)器人和(hé)协作机器人中应用。

　　表(biǎo)1：常见的力传感器(qì)类型

　　资料来源：坤维科
技官方公众号，源达(dá)信(xìn)息证券研究所

　　力传感器(qì)按(àn)原理可分为应变片式、光学式和压(yā)电(diàn)/电容(róng)式(shì)。目前应变片式仍是主流技术，特点是技(jì)术成(chéng)熟(shú)、成本低且测量范围广，但生(shēng)产工艺(yì)较为复杂。目前国内主(zhǔ)流力传感器企业宇立仪器(qì)、坤维科技 和(hé)蓝点(diǎn)触(chù)控等均(jūn)布局该力传感(gǎn)器技术路线。

　　表2：力(lì)传感器原理分类(lèi)及(jí)代表企业

　　资料来源：GGII，源达信息证券(quàn)研究所

　　根据MIR睿工业数据，2023年中国六维力传感器市场规模为2．35亿元，同比增长14．3%。其中2023-2026年受制于下游行业应用的不成熟，市场整(zhěng)体规(guī)模仍较小；2026-2030年中，人形机器(qì)人的大规模量产将显著增加(jiā)六维力传感器需求，并推动生产成本降低，市场规模有望迎(yíng)来快速扩容期 。

　　图2：2020-2030年(nián)中国六维力传感(gǎn)器市场规模及预测

　　资料来源：MIR睿工业，源达信息证(zhèng)券研究所

　　从六维
力传(chuán)感器下游行(xíng)业看，工业自动(dòng)化是第一大下游应用，人形(xíng)机器人是增
速最快的下游应用(yòng)。其中(zhōng)工(gōng)业自动化行(xíng)业(yè)中，柔性化产线对六维力传感器需求保持增加，但受制(zhì)于工艺原因暂未大批量使用；人(rén)形(xíng)机器人行业对六维
力传感器有(yǒu)确定的(de)大批量需求，未(wèi)来伴随人形机器人的成功量产需求有望进一步增长(zhǎng)；汽车行业中应用已较为成熟(shú)，暂未有大型新应用场景的出现；此(cǐ)外军工、航(háng)天航空和医疗等行业对六维力传(chuán)感器的需求保持稳定增长(zhǎng)。

　　六维力(lì)传感器的原理可分为应(yīng)变片、光学式和压电/电容式(shì)。其(qí)中应变片式是市场主流，原理是材料受力产生(shēng)形变，并转(zhuǎn)化为材料(liào)电阻变化进行测量；光学式是通过光纤、光栅反映形变，再转化为(wèi)力；压 电式通过形(xíng)变改变电(diàn)荷；电容式(shì)通过极距(jù)变化改变电压。

　　表3：常见的力传感器类型

　　资料来源(yuán)：《2023年(nián)协作机器人产业(yè)发展蓝皮书(shū)》，源达(dá)信息证券研究所(suǒ)

　　2023年中国(guó)六维力传感器市场中，国产厂商份额约占30%。中国六(liù)维(wéi)力传感器市场格局较为集中，TOP10厂商
合(hé)计份额达69.5%。其中国外企业如ATI、Epson等仍占据较(jiào)大份(fèn)额，国(guó)外企业合(hé)计占(zhàn)国内市场的70%。国产公司中，宇立仪器市场份额较为领先，达38.1%。而蓝点触(chù)控、坤维信息和鑫精诚等国(guó)产公司(sī)也具备较强竞争(zhēng)力。此外柯力传感、昊志机电等公司也在积极投入该行(xíng)业，后续市场份额有望提(tí)升。

　　二、人形机器人有望推动六维力传感器行业高速发展(zhǎn)

　　特斯拉推动人形机器人商业化加速(sù)，Optimus迭(dié)代速(sù)度惊人。2021年8月，马斯克在特斯拉 AI DAY上(shàng)首次提出Optimus的概念，并计(jì)划在未(wèi)来让人形(xíng)机器(qì)人取代人(rén)类从事部分危险工作和重复劳动。相比工业机器人(rén)，人形机器人的(de)核心在于与智能化和(hé)类人化，所以智能制造、商(shāng)业服 务和家 庭场景可能会是人形机(jī)器人的主要应用场景。2023年12月，特斯拉(lā)发布的Optimus Gen2已(yǐ)能完成单腿瑜伽等(děng)复杂动作，自2022年发布demo起仅两年，迭代速度惊人。而在人工智能大(dà)模型(xíng)的发展加持下，人形机器人的“iPhone时刻”有
望在不久(jiǔ)到来。

　　图7：特斯拉Optimus系列机器人迭(dié)代历(lì)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(sù)迭代(dài)。2016年优必选推出Walker原型机，腿部拥有12个自由度，可以完成
行走(zǒu)和上下斜坡的动作。2023年优必选推出工(gōng)业版人形机器人Walker S，身高1.7米，体重(zhòng)60kg，可替换末端执行(xíng)器，搭载41个高性能伺服关节(jié)以及(jí)多维力传(chuán)感器，机器人自主运(yùn)动
及决策能(néng)力大幅提(tí)高，可在(zài)工业及商用场景广泛应用。

　　图8：优必选Walker系列机(jī)器人迭代历史(shǐ)

　　资料来(lái)源(yuán)：优必选官网(wǎng)，源达信息证券研究所

　　人形(xíng)机器人对(duì)力传(chuán)感器需求(qiú)明确。以Optimus为例，约需要14个力传感器(qì)、14个力矩传感器和4个(gè)六维力传感器，在(zài)人(rén)形机器人的腕部和踝部(bù)均需配备一个六(liù)维力传感器。

　　人(rén)形机器人的商业(yè)化推进有望打开六维力传感器(qì)市场空间(jiān)。考虑(lǜ)到人(rén)形(xíng)机器人产品成熟度的快速提升，我们(men)假设2025年(nián)人形机器人正式商业化，并出货1万套，并在2026/2027年销量达5/10万套。同时基于人形机器人对零部(bù)件降本的要求，且六维力传感器规模放量降低(dī)生产成本(běn)情况(kuàng)下，假设2025-2027年六维(wéi)力传感器价(jià)格由2万元降至1万元。则测算(suàn)下若人形机器人出货量达(dá)到10万套，则能提供40亿元的(de)六维力传感器市场增(zēng)量。

　　表4：人形机器人(rén)蕴含的巨大商业想象力有望大大拓宽精密减速器市场空间

　　资料来源：特斯(sī)拉，源(yuán)达信息证(zhèng)券研究所测算

　　根据GGII发布的《2024中国人形机器人产业发展蓝皮书》，预计(jì)2024年全球人形机器人销量为11867台，并预计至2030年(nián)销量有望达(dá)605680台，GAGR=92.60%。预计人形(xíng)机器人蕴含的巨大市场 潜力(lì)将会给六维力传感器行业带来远大市场空间。

　　图11：2024-2030年(nián)全球人形(xíng)机器人销量预测（台(tái)）

　　资料(liào)来源：GGII，源(yuán)达(dá)信息证券研究所

　　三、六维力传感器技术难点：串扰、精度及准(zhǔn)度

　　串扰 指标(biāo)用来衡(héng)量
多维力传感器各测量(liàng)方向(xiàng)间的耦合影
响，可以反映测量误(wù)差水平，是(shì)体现产品性能的关键指标之一。比较优(yōu)秀的串扰指标在(zài)1%FS左右，2~5%FS比较常见。以六维力传感器为例。分别对六维力传感器(qì)的六个测量方 向精(jīng)确加载至各自的额定载荷，记录六个方向的(de)测量(liàng)结果，就做成了这个表格。载荷组1中，仅仅(jǐn)对Fx方向加载到额定载荷，并且假设加载方向和载荷值是非常准确的，所以Fx是(shì)100%FS，其它方向是0%FS。表格右侧Fy、Fz、Mx、My、Mz的测量结果(guǒ)就是 在Fx作用下的串扰。因为此(cǐ)时Fy、Fz、Mx、My、Mz的(de)理论真(zhēn)值都是0。Fy、Fz、Mx、My、Mz测量结果就(jiù)体现了Fx对其它五个测量(liàng)方向的耦合干扰(rǎo)情况。

　　图(tú)12：六维力传感器的串扰指标测量

　　资料来源：坤(kūn)维科技公众号，源(yuán)达信息证券研究所

　　精度和准度指标用于衡量六维力传感器的测(cè)量误差(chà)水平。1）多维力传感器精(jīng)度衡量的是测量结果之间的重复性。其检定方法是，在相同环境条件下，在(zài)额定载荷范围(wéi)内，进行(xíng)多
次重(zhòng)复联合(hé)加载相同一组载荷(hé)后，计(jì)算得到的(de)传感器测量值的标准差，并除以量程；2）多维力传感(gǎn)器准度衡(héng)量的是测量结果(guǒ)与理论真值的偏离程度。其获得的方法是 ，对传(chuán)感器进行多组多维联合加载，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偏差，并(bìng)除以(yǐ)量程。

　　图13：六维力传感器的精度及准度(dù)指标

　　资料来源：坤维(wéi)科(kē)技公(gōng)众号，源达信息证券研究所

　　四、国产企(qǐ)业在六维(wéi)力(lì)传(chuán)感器行业已具备强竞争(zhēng)力

　　国产企业已成为(wèi)六维(wéi)力(lì)传(chuán)感(gǎn)器主流供应厂(chǎng)商。在国家政策支持及数年技术追赶(gǎn)下，国(guó)产六维力传感器 厂商已进入业内第一梯队，部分产品成为行业标杆(gān)。目前国产企业宇立仪器、蓝点触控和(hé)坤维科技(jì)和进口企业ATI进(jìn)入第一梯队行列，在产品性(xìng)能、批量化生产能(néng)力和市占率方面均处于行业前列。此外柯力传感和(hé)昊志机电等国产企业均(jūn)在加(jiā)大(dà)行业投入，未(wèi)来国(guó)产企(qǐ)业将占据(jù)六维力传感器市(shì)场的绝大部分，并将主导产品的降本普及和在人形机器人(rén)中的导入(rù)。

　　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，源达信息证券(quàn)研究所

　　根据共研(yán)网数据，国内六维力传感器市场(chǎng)集中度较高，CR5超过 50%。其中ATI（美国）份额占比为22.4%、宇(yǔ)立(lì)仪(yí)器（中国(guó)）占比12.2%、Epson（日本）占(zhàn)比6.4%、蓝点触(chù)控（中(zhōng)国）占比4.8%、坤维科技（中国）占比4.7%。2023年(nián)中国六维力传(chuán)感器市场中外资出货占比仍(réng)达67.9%，我们预计未(wèi)来六维力(lì)传(chuán)感器国产企业技术实力及产(chǎn)品力进一步提升下，2024-2027年内资出货占(zhàn)比有望从34.7%提升至54.7%。

　　五、建议关注

　　1．东华测试

　　东华测试是国内力学测(cè)试领域的领军企(qǐ)业。公司在力学(xué)性(xìng)能测试领域积累深厚，实现核心技术自主可控，业务板块可分为结构力学研究(jiū)、结构安全性(xìng)在线监测和防务(wù)PHM、民用(yòng)PHM和(hé)电化学工作站四(sì)大(dà)板块。公司主要(yào)产品包(bāo)括传感器、测(cè)试分析系统(tǒng)和软(ruǎn)件平台。基于(yú)公司力学测试产品的通用(yòng)性，公司有望向新能源、航天航空、工业和人形机器人等行业拓(tuò)展，拓宽公司成长空(kōng)间。

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

　　2．柯(kē)力(lì)传感

　　公司是国
内智(zhì)能传感器(qì)行业的(de)领军企(qǐ)业，在国内称重传感器市场14年市(shì)占 率保持第一。公司具备(bèi)完善的管理价格和生产体系，并(bìng)保持较高的产品研发投入。目前公司 已加大(dà)了对光栅传感器、电量传感器、视觉传感器、激光(guāng)传感器等多种(zhǒng)物理量传(chuán)感器(qì)的投入，并重(zhòng)视六维力传感器在人形机器人行业的发展机遇，捕捉行业发展机会。

　　截至2024年上半(bàn)年，公司实现营收5．55亿元，同比+9.42%；归母(mǔ)净(jìng)利润为(wèi)1．17亿元(yuán)，同比-16．57%。2024H1公司所持驰诚股(gǔ)份因股票价格(gé)波动，导致公允价 值变动损益-2110.50万元，影响公(gōng)司(sī)盈利。后续公司布局(jú)的多种物理量传(chuán)感器有望迎来收获期，未来业绩增长空间值得期待。

　　六、投资建议

　　1．建议(yì)关注

　　六维力传感(gǎn)器(qì)正处于行业发展的重要阶段，未来(lái)人形机器人的(de)量产将大幅增加对六维力传感器(qì)的数量需求，并推动(dòng)六维力传感(gǎn)器的生产成本降低，生产
工艺(yì)进一步成熟，助力六维力传感器在更多行业(yè)的渗透应用。目前宇立仪(yí)器(qì)、蓝点触控和坤维科技等 国产六维力传感(gǎn)器厂商已进入国内市场第一梯队；柯力传感、昊志机电等企业正在加快(kuài)对该行业的(de)投入(rù)；国内力(lì)学测试领军企业东华测试在力传感器领域(yù)具(jù)备自主可控的核心(xīn)技术(shù)。未来国(guó)产公司有望充分 受益六维力传感器的行业发展机遇。建(jiàn)议关注：东华测试、柯力传感等。

　　2．一致(zhì)预测

　　表5：重点(diǎn)公司盈(yíng)利
预 测

　　资料来源：Wind一致预期（2024/9/13），源达信息(xī)证(zhèng)券研究(jiū)所

　　七、风险提示

　　下游行业景(jǐng)气度不及 预期；

　　行(xíng)业竞争加剧(jù)；

　　人形(xíng)机器人商业化不及预期；

　　在下 游行(xíng)业导入进度不及预期的风险。

责任编辑：刘万里 SF014

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