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：源达

　　投资要点

　　六维力传感器是机器(qì)人(rén)核心部件，市场空
间有(yǒu)望加(jiā)速扩容

　　六维力传感器(qì)适用于(yú)力作用点随机并对测量精度(dù)要求较高的场景，适(shì)合在(zài)人形机器人和协作机
器人中应用。人形机(jī)器人产品加快迭代成熟，有望拉动六维力传感器市场空间。2023年12月特斯拉发布的Optimus Gen2已能
完成单腿瑜伽等复杂动(dòng)作。2023年国产(chǎn)人形机器人领(lǐng)军企业优必选推出(chū)工业版人形机器(qì)人Walker S，可
在工商业领(lǐng)域
精密作业。根据MIR睿工业数(shù)据(jù)，2023年中国(guó)六维力传感(gǎn)器市场规(guī)模为2.35亿元，同比增(zēng)长14.3%，并(bìng)预(yù)计在2026-2030年，人形机器人的(de)规模量产(chǎn)将显著增加六(liù)维力传感器需求(qiú)，并推动生产成本降低，市场(chǎng)有(yǒu)望迎来(lái)快速扩容期(qī)。

　　人形机器(qì)人(rén)商业图景远大，推动六(liù)维力传感器市(shì)场加快增长

　　以Optimus为例(lì)，约需要14个力传感器、14个力矩传感器(qì)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一个六维(wéi)力(lì)传感器(qì)。考虑到人(rén)形机器人产品(pǐn)成熟度的快速(sù)提升，我们假(jiǎ)设(shè)2025年人形(xíng)机器人正(zhèng)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(duì)零部 件降本的要求(qiú)，且六维力传(chuán)感器规(guī)模放量(liàng)降低(dī)生产成(chéng)本情况下，假设2025-2027年六维力传感器(qì)价格由 2万元/个降(jiàng)至1万元/个。则测算下若(ruò)人形机器人出货量达到(dào)10万套，能提 供约40亿元的六维力传感器
市(shì)场增量。

　　国产公司(sī)已进入行业第一梯(tī)队，有望充分受益(yì)市场机(jī)遇

　　2023年中国六维力(lì)传感器市场(chǎng)中，国(guó)产厂商份额约占30%。在国(guó)家政策支持及数年技术追赶下，国产六维力(lì)传感器(qì)厂商已进入业内第一
梯队，部分产品成(chéng)为行业标杆。目前宇立仪器、蓝点触控和坤维
科技进入第一(yī)梯队行(xíng)列，产品性能、批量化生产能力(lì)和市占率均处(chù)于行业前列。柯力传(chuán)感和昊志机电等上市企业均在加大行业投(tóu)入。力学测试领域的领军企业东华测试在力传感器领域具(jù)备自(zì)主可控(kòng)的核心技术。未来(lái)国产企业在(zài)六维力传感(gǎn)器市场的份额有(yǒu)望继续提(tí)升，并主导产品(pǐn)的降本普及和在(zài)人形机器人(rén)中的导入。

　　投资建议

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

　　风险提示(shì)

　　下游(yóu)行业景气度不(bù)及预期；行业(yè)竞争加(jiā)剧；人形(xíng)机器人商业化不及(jí)预期；在下游行业(yè)导入进度不(bù)及预期的风(fēng)险(xiǎn)。

　　一、六维力传感器是机器(qì)人行业的(de)重要部件

　　传感器是机器人的重要组成部件，功能类似人(rén)的感官。传(chuán)感器是将被测信(xìn)号按一定规律(lǜ)转化(huà)成输
出信号的(de)器件(jiàn)，通常由敏感元件(jiàn)和(hé)转化元件组成。敏感(gǎn)元件能直接感知(zhī)或响应被测量（输入量）；转(zhuǎn)化元件能将敏感元件中感知的被测量转换成适合测量的电信号(hào)。

　　图1：传感器(qì)的(de)基本原理(lǐ)

　　资料来(lái)源(yuán)：《机(jī)器人多维(wéi)力传感器结构(gòu)设计》，源达信息(xī)证券研究所

　　力传感器的测量(liàng)对象是力，并将力量(liàng)值转换 为(wèi)相关电信号(hào)，包括张力(lì)、拉(lā)力、压力、重量、扭矩、内应力(lì)和应变等力学(xué)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、三维(wéi)力传感器和(hé)六维力传感器(qì)。六维力传感器适用于力作用点随
机并对测(cè)量精度要求较高的场景，适合在人形机器人和协作机器人(rén)中应用。

　　表1：常见的力传
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(suǒ)

　　力(lì)传(chuán)感器按原(yuán)理可分为应变片(piàn)式、光学式和(hé)压电/电容式。目前应变片(piàn)式仍 是主流技术，特(tè)点(diǎn)是技(jì)术成熟、成本低且测量范围广，但生产工艺较为复杂。目前国内主流力传感器企业宇立仪器、坤维科技和蓝点触控等(děng)均布局该力传(chuán)感器
技术路线。

　　表(biǎo)2：力传感器(qì)原理分类(lèi)及(jí)代表
企业

　　资料来源：GGII，源达信(xìn)息证(zhèng)券研(yán)究所

　　根据 MIR睿工业数据，2023年中国六维
力传感器市(shì)场规模为2．35亿元(yuán)，同比增长(zhǎng)14．3%。其中(zhōng)2023-2026年受制(zhì)于下游行业(yè)应用(yòng)的不成熟，市(shì)场整体规模(mó)仍较
小；2026-2030年中，人(rén)形机器人的大规模量产(chǎn)将显著增加六维(wéi)力传感器(qì)需求(qiú)，并推动生产成本降低，市场规模有望迎来快速扩 容期。

　　图2：2020-2030年中国六(liù)维力传感器市场规模及预测(cè)

　　资料来源：MIR睿工业，源达(dá)信息证券研究所

　　从六维力传感器下游行业看，工业自(zì)动化是第一大下游应用，人形机器人是增速最快的下(xià)游应用。其中工业(yè)自动化行业(yè)中，柔性化产线对六维力
传感器需(xū)求保持增加，但受制于工艺原因暂未大批量使用(yòng)；人形机器(qì)人行业对六维力传感器有确定的大批(pī)量需求，未来伴随人形机器
人的成功量产需求有望进一步(bù)增长；汽车行(xíng)业中(zhōng)应用(yòng)已较为成熟，暂未有大型新应用场景的出现；此外军工、航天航空和医疗等行业对六维力传感器的(de)需求保持稳定增长。

　　六维力传感器的原理可分为应变片、光(guāng)学式和压电/电容式(shì)。其(qí)中应变片式是(shì)市场主流，原理是材料受力产生形变，并转化为(wèi)材料电阻变化进行测量；光学式是通过光纤、光栅反(fǎn)映形变，再转化为力；压电式通过形变改(gǎi)变(biàn)电荷；电(diàn)容式通过极距(jù)变化改变电压。

　　表(biǎo)3：常见(jiàn)的力(lì)传感器类型

　　资料(liào)来源：《2023年协作机器人产业发展蓝(lán)皮(pí)书》，源达(dá)信息证(zhèng)券研究所(suǒ)

　　2023年中国六维力传(chuán)感器市场中，国产(chǎn)厂商份额约占(zhàn)30%。中(zhōng)国(guó)六维力传感器市场(chǎng)格(gé)局较(jiào)为集(jí)中，TOP10厂商合计份额达69.5%。其(qí)中国外企业如ATI、Epson等仍占据较大份额，国外企业合计占国(guó)内市场的70%。国产公司中，宇立仪器(qì)市场份额较为领先，达38.1%。而蓝点触控、坤维 信息和鑫精诚等国产公(gōng)司也具备(bèi)较强竞争力。此外柯力传感、昊志机电(diàn)等公司也在积极投入该行业，后续市场份额有望提升。

　　二、人形(xíng)机器人有望推动(dòng)六维力传感(gǎn)器(qì)行业高速发展

　　特斯拉推动(dòng)人形机器人商业 化加速，Optimus迭代速度惊人。2021年8月，马斯克在(zài)特斯拉 AI DAY上首次提(tí)出Optimus的概(gài)念，并计划(huà)在未来(lái)让人形机器人(rén)取代人类从事部分危险工作和重(zhòng)复劳动。相比工业机器人，人形机器(qì)人的核心在于与智能
化
和(hé)类人化，所以智能制造、商业服(fú)务和家庭场景可能(néng)会(huì)是人形机器人的主要应用场景。2023年12月，特(tè)斯拉发布的Optimus Gen2已能完成单腿瑜伽等复杂动作，自2022年发布(bù)demo起仅两年(nián)，迭代(dài)速度(dù)惊人。而在人工智(zhì)能大模型的发展加持(chí)下，人形机器人的“iPhone时刻(kè)”有(yǒu)望在不(bù)久到来。

　　图7：特斯拉Optimus系列机器人迭(dié)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代(dài)。2016年优(yōu)必选推出Walker原型机，腿部拥有(yǒu)12个自由度，可以完成行走和上下斜坡的动作(zuò)。2023年优必选(xuǎn)推出工(gōng)业(yè)版人形机器人Walker S，身高1.7米，体重60kg，可替换(huàn)末端执行器，搭载41个高性能伺服(fú)关节以及多维力传感器，机器人自主运(yùn)动及决策能力大幅提高，可在工业(yè)及商用(yòng)场景广泛(fàn)应用。

　　图8：优必选(xuǎn)Walker系列机器人(rén)迭代历(lì)史

　　资料来源：优必选官(guān)网，源达信息证(zhèng)券(quàn)研究所

　　人形机器人对力(lì)传(chuán)感器需求明确。以Optimus为例，约(yuē)需(xū)要14个(gè)力传感器、14个力矩(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(jūn)需(xū)配备一个(gè)六(liù)维力传感器。

　　人(rén)形机器人的商(shāng)业化推进有望打开六(liù)维力传感器市场空间。考虑(lǜ)到人形机器人产品成熟度的快速提升，我们假(jiǎ)设2025年(nián)人形机(jī)器(qì)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(shí)基于人形机器人对零部件降本的要求，且六(liù)维(wéi)力传感器规模放量降低生产成本情(qíng)况下，假设(shè)2025-2027年(nián)六维力传(chuán)感器价格由2万元降至1万元。则测算下若人(rén)形机器人(rén)出货量达到10万套(tào)，则能提(tí)供40亿元的六维力传感器市场增量。

　　表4：人形机器人(rén)蕴含的巨大商业想象力(lì)有望(wàng)大(dà)大拓宽精密减速器市(shì)场空间

　　资料来源：特斯拉，源(yuán)达信(xìn)息证券研究所测算

　　根(gēn)据GGII发布的《2024中(zhōng)国人形机器人产业发展蓝皮书》，预计2024年(nián)全球人形机器(qì)人(rén)销(xiāo)量为11867台，并预计至2030年(nián)销量有望达605680台，GAGR=92.60%。预计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(yuǎn)大市场空间。

　　图11：2024-2030年(nián)全球人形机(jī)器(qì)人销量预测（台）

　　资料来(lái)源：GGII，源达信息证券研(yán)究所

　　三、六维力(lì)传感器技术难(nán)点：串(chuàn)扰、精度(dù)及(jí)准度

　　串扰指标用来衡量多维力传感器各测量方向间的耦合影响，可(kě)以反映(yìng)测量误差水平，是体(tǐ)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。以六维力传感器为例。分别对六维力(lì)传感器的六个(gè)测量方(fāng)向精确(què)加载至各自
的额定(dìng)载荷，记录 六个(gè)方向的测(cè)量结果，就做成了这个表(biǎo)格。载荷(hé)组1中，仅(jǐn)仅(jǐn)对Fx方向加载到额定载荷，并且假设(shè)加载方向和载荷值是非常准(zhǔn)确的，所以Fx是100%FS，其它方向是0%FS。表格右(yòu)侧Fy、Fz、Mx、My、Mz的测量结果就是(shì)在Fx作用下的串(chuàn)扰(rǎo)。因为此时Fy、Fz、Mx、My、Mz的(de)理论真值都是0。Fy、Fz、Mx、My、Mz测量结果(guǒ)就体现了Fx对(duì)其它五个测量方向的耦合干扰情况(kuàng)。

　　图12：六维力传(chuán)感器的串扰(rǎo)指标测量

　　资料来源：坤维(wéi)科(kē)技公众号，源达(dá)信 息证券研究所(suǒ)

　　精度和准度指标用于衡量六维力传感器的测量误差水平。1）多维力(lì)传感器 精度
衡量(liàng)的是测(cè)量结果(guǒ)之间的重复性。其检定方法是，在相(xiāng)同环境条件下，在额定(dìng)载荷范围内，进行多次(cì)重(zhòng)复联合加载(zài)相同一组载荷后，计算得到的传感(gǎn)器测量(liàng)值的标准差，并除以量程(chéng)；2）多维力传(chuán)感器准度衡量的是测量结果与理论真值的(de)偏离程度(dù)。其(qí)获得的方法是，对传感器进(jìn)行多组多维联合(hé)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(de)标(biāo)准偏(piān)差，并除以量程。

　　图13：六维力传感器的精度及(jí)准度指(zhǐ)标

　　资料来源：坤维科技公众(zhòng)号，源达信息证券(quàn)研(yán)究所

　　四、国产企业在六维力传感器行业已(yǐ)具备强(qiáng)竞争(zhēng)力

　　国(guó)产企业已成为(wèi)六维力传感器主流供应厂商。在 国(guó)家政策支持(chí)及数年技术追赶下，国产六(liù)维力传感(gǎn)器(qì)厂商已进入业内第一梯
队，部分产品成为行业(yè)标杆。目(mù)前(qián)国(guó)产企(qǐ)业宇立
仪器、蓝点触控 和(hé)坤维(wéi)科技和进(jìn)口(kǒu)企业ATI进入第一梯队行列，在产品性能、批量化生产能力和市占率(lǜ)方面均处(chù)于行(xíng)业前(qián)列(liè)。此外(wài)柯力传(chuán)感和昊志(zhì)机电等国产企业均在加大行业投入，未来国产企业将(jiāng)占据六维力传感器市场的绝(jué)大部分，并将主导 产品的降本普及和在(zài)人形机器人(rén)中(zhōng)的导入。

　　图14：中国六维(wéi)力传感器厂商梯队分布

　　资料来(lái)源(yuán)：MIR睿(ruì)工业，源达信息证券研究所

　　根(gēn)据共研网数据(jù)，国内六维力传(chuán)感器市场集中度较高(gāo)，CR5超过50%。其中ATI（美国）份额(é)占比为22.4%、宇立仪器（中国）占比12.2%、Epson（日(rì)本）占(zhàn)比6.4%、蓝点触控(kòng)（中国）占比4.8%、坤维科技（中国(guó)）占比4.7%。2023年中国六维力(lì)传感器市场中(zhōng)外资(zī)出货占比仍(réng)达67.9%，我们预(yù)计未来(lái)六维力传(chuán)感器国产(chǎn)企业技术实力及产品(pǐn)力进一步提升下(xià)，2024-2027年内资出(chū)货占(zhàn)比有望(wàng)从34.7%提升至54.7%。

　　五、建(jiàn)议(yì)关(guān)注

　　1．东华(huá)测试

　　东华测试是国内力学测(cè)试领域的领军(jūn)企业。公司在力学(xué)性能测试 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、结构安全性在线监测和防务PHM、民用PHM和电
化学工作站四大板块。公(gōng)司主要产品(pǐn)包(bāo)括传感器、测试分析系统和软件平台。基(jī)于公司力学测试产品的(de)通用性(xìng)，公司(sī)有望向(xiàng)新能源(yuán)、航天航空、工业和(hé)人形机器人等行业拓展，拓宽 公司(sī)成长(zhǎng)空间。

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

　　2．柯力(lì)传感

　　公司是国内智能传感 器行(xíng)业的领军企(qǐ)业，在(zài)国内称重传感(gǎn)器市场14年市占率保(bǎo)持第一。公司具备完善(shàn)的管理价格和生产(chǎn)体 系，并保持较高的产品研发投入。目前公司已加大了(le)对光栅(zhà)传(chuán)感器、电量传感器(qì)、视觉传感器、激(jī)光传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行业(yè)的发展机遇，捕捉行业发
展机(jī)会。

　　截(jié)至2024年上半年，公司实现营
收5．55亿(yì)元，同比+9.42%；归母净利润为1．17亿(yì)元(yuán)，同比(bǐ)-16．57%。2024H1公司所持驰诚(chéng)股(gǔ)份(fèn)因股票价格(gé)波动，导致公允价值变动损益-2110.50万元，影响公司(sī)盈利。后续公司布局的多种物理量(liàng)传感器(qì)有望迎来收获期，未
来业绩增(zēng)长空间值得期待。

　　六、投资建议

　　1．建议关注(zhù)

　　六维力传感(gǎn)器正(zhèng)处于行业(yè)发展的重要阶段，未来人形机器人的量产将(jiāng)大幅增加对六维力传感器的(de)数(shù)量需求，并推动六维(wéi)力传感(gǎn)器的(de)生产成本降低，生产工艺进一步成熟，助(zhù)力六维力传感器在更多行(xíng)业的渗透应用。目(mù)前宇立仪器(qì)、蓝点触控(kòng)和坤维科技等国(guó)产六维力(lì)传感器厂商已进入国内市场第一梯队；柯力(lì)传感、昊志机电等(děng)企业(yè)正(zhèng)在加快对(duì)该行业的投入；国内力学(xué)测试(shì)领军企业东华测试在力传感器领域(yù)具备自主(zhǔ)可控的核心(xīn)技术。未来(lái)国产(chǎn)公司有望充分受(shòu)益六维力(lì)传感器(qì)的行业发展机遇。建议关(guān)注：东华测试、柯力传感等(děng)。

　　2．一致预(yù)测

　　表5：重点公司盈利预(yù)测

　　资料来源：Wind一致预期（2024/9/13），源(yuán)达信息证券研究(jiū)所

　　七、风(fēng)险提示

　　下游(yóu)行业景气度不及预期；

　　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(bù)及预期的风险。

责任编辑：刘(liú)万里 SF014

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