機械行業機器人系列報告（八）：六維力傳感器是高精密力控剛需，人形機器人催生新需求（招商證券研報）

每經AI快訊，2024年1月16日，招商證券發布研報點評機械行業。

本篇報告從產品、市場需求、競爭格局、人形機器人的應用等角度分析了六維力/力矩傳感器行業。六維力/力矩傳感器能夠幫助機器人實現精密、復雜操作，產品本身具有復雜性高、解耦難度大的特點，下游應用廣泛，定制化屬性明顯，目前市場空間較小，國內外企業體量均較小。人形機器人有望帶來百億級的增量市場，核心需求是量產時產品的一致性和穩定性，行業處于發展早期，未來有望持續突破，給予行業“推薦”評級。

六維力/力矩傳感器是實現復雜、精密作業的剛需。六維力/力矩傳感器能夠同時測量三維空間坐標系（OXYZ）內的三個力（Fx、Fy、Fz）和三個力矩（Mx、My、Mz），是精密度最高的一類力傳感器。在復雜、精細作業場景下，機器人末端工具或工件與外界環境的接觸力需要被精確地感知，以保證機器人作業質量，此時六維力/力矩傳感器成為必不可少的選項。

六維力/力矩傳感器的主要難點在于解耦難度大。

（1）幾乎所有多維力傳感器都存在不可消除的維間耦合，為了從結構上盡可能降低耦合，往往會設計復雜的機械本體結構，導致很難用經典力學知識來建立精確理論模型，給感知系統的建模、信息獲取與處理帶來困難。

（2）部分耦合有非線性的特征，雖然目前已有一系列能有效消除維間耦合的非線性解耦方法（即算法解耦），但往往比較復雜，而且計算量很大，所需計算時間較長，給實時檢測帶來限制。

（3）傳統的感知系統都基于簡化的模型或者設計師的經驗來進行設計，各維差異性顯著，很難達到精度一致。

（4）為進行準確的標定，需要用到六維聯合加載設備，六維聯合加載設備非標性強，一般是傳感器企業自研自產，制造成本昂貴，壁壘高。

下游應用廣泛，產品定制化屬性明顯，市場空間較小。下游主要包括機器人與自動化，汽車行業，醫療手術和康復領域，航天航空領域等；各個下游所要求的量程、分辨率、精度、溫漂等具體性能不同，需要進行針對性的設計研發，因此定制化程度較高。據高工機器人產業研究所（GGII）數據，2022年中國市場六維力傳感器銷量為8360套，其中機器人行業銷量達4840套。按均價2~3萬元，則2022年中國六維力傳感器市場規模約2億元。單價昂貴是六維力/力矩傳感器無法大批量使用的主要原因。

競爭格局：國內以初創公司為主，下游側重點不同，收入體量較??；海外企業主要領先在產品豐富性和項目經驗上，覆蓋的下游更全面，但整體收入體量也較小，沒有拉開難以逾越的差距。

人形機器人有望帶來百億增量市場。人形機器人中，六維力/力矩傳感器主要用在手腕（2個）、腳腕（2個）。關節力控主要用一維傳感器，其中旋轉關節在減速機外部放置一個力矩傳感器，直線關節使用一個拉壓力傳感器，一共需要28個。因此，100萬臺人形機器人對應的六維力/力矩傳感器需求量為4*100萬=400萬套，一維力/力矩傳感器需求量為28*100萬=2800萬套，在這一需求量級下，六維力/力矩傳感器的價格有望出現十倍級的下降，原因在于bom成本和攤銷成本進一步降低、批量生產的標品有可能實現自動化。假設量產后六維力價格降低至2000元，一維力價格降低至100元，單臺人形機器人對力傳感器的需求=2000*4+100*28=10800元，百萬臺人形機器人對應的市場空間為108億元。

人形機器人的核心訴求在產品一致性和穩定性，有望促進六維力/力矩傳感器從少量定制走向批量標品。六維力/力矩傳感器本身結構復雜，因此量產情況下，保持一致性和穩定性的難度較高，目前銷售模式以小批量定制的項目制為主，而人形機器人需要的是性能穩定、可批量生產的標品，我們認為，六維力/力矩傳感器在人形機器人上能否得到大規模應用的關鍵在于能否提高量產的一致性和穩定性，這也是我們判斷相關公司是否有望勝出的重要標準。

相關上市公司：柯力傳感（電子）、東華測試（通信）、中航電測（軍工）

風險提示：宏觀經濟周期性波動風險、新興應用產業化進度不及預期、市場競爭加劇。

(來源：慧博投研)

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(編輯 曾健輝)