人形機(jī)器人感知層關(guān)鍵零部件， 市場(chǎng)空間廣闊

• 柯壯賓 2024年5月22日 來(lái)源：中研網(wǎng) 466 24
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人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)展如火如荼，傳感器為其感知層不可或缺零部件。人形機(jī)器人是一種具身智能機(jī)器人，可與環(huán)境交互感知，能自主規(guī)劃、決策、行動(dòng)，具有執(zhí)行能力的機(jī)器人。

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)展如火如荼，傳感器為其感知層不可或缺零部件。人形機(jī)器人是一種具身智能機(jī)器人，可與環(huán)境交互感知，能自主規(guī)劃、決策、行動(dòng)，具有執(zhí)行能力的機(jī)器人。人形機(jī)器人由控制、感知和執(zhí)行三大部分組成，其中感知是控制和執(zhí)行的前提，人形機(jī)器人需要通過傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)外界光、力、聲、電等信息的感知，為控制和執(zhí)行提供實(shí)時(shí)反饋。傳感器能夠?qū)⒈粶y(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)，為人形機(jī)器人感知層的核心。以特斯拉人形機(jī)器人為例，其使用到的主要傳感器包括力覺傳感器、柔性傳感器和慣性傳感器等。

我國(guó)傳感器市場(chǎng)中壓力傳感器占比最高，智能傳感器下游市場(chǎng)中汽車電子占比最高。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看，壓力傳感器是中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)中單一市場(chǎng)規(guī)模最大的傳感器領(lǐng)域，2022年占比18.6%，圖像傳感器和位置傳感器分別占比13%和10.1%。從應(yīng)用領(lǐng)域看，目前我國(guó)智能傳感器產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)制造、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子和醫(yī)療等領(lǐng)域，占比分別為24.2%、21.1%、21%、14.7%和7.2%。

圖表：2022年中國(guó)傳感器市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理

以特斯拉人形機(jī)器人為例，其使用到的主要傳感器包括力/力矩傳感器、柔性傳感器和IMU等。2022年特斯拉在AIDay上首次展示了其Optimus人形機(jī)器人，發(fā)布會(huì)資料顯示其旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器及線性執(zhí)行器使用到了力/力矩傳感器及位置傳感器。2023年12月OptimusGen2曝光，其行走速度提高了30%，減重10KG，可實(shí)現(xiàn)瑜伽、蹲起、跑動(dòng)，平衡感和身體控制能力得到了改善，同時(shí)，靈巧手保持11個(gè)自由度，手指增加觸覺傳感器，可以輕松準(zhǔn)確地抓取和放下雞蛋，展示出其雙手精巧的操控能力。在感知層領(lǐng)域，腳部六維力傳感器、靈巧手手指觸覺傳感器、姿態(tài)穩(wěn)定IMU是本次二代產(chǎn)品技術(shù)改進(jìn)的亮點(diǎn)。

力覺傳感器：力覺傳感器可以幫助人形機(jī)器人獲得實(shí)際工作時(shí)的大部分受力信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確的主動(dòng)柔順控制。力覺傳感器包括力傳感器和力矩傳感器，按測(cè)量維度可分為一維和多維力傳感器，六維力傳感器難度較大。2020年全球力/力矩傳感器市場(chǎng)規(guī)模合計(jì)達(dá)到88.9億美元。六維力傳感器價(jià)格昂貴，當(dāng)前市場(chǎng)規(guī)模較小，2023年我國(guó)六維力傳感器的出貨量及市場(chǎng)規(guī)模分別為9450臺(tái)和2.35億元，但受益于人形機(jī)器人等下游行業(yè)興起，2026年后六維力傳感器市場(chǎng)有望呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。2023年我國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)集中度較高，TOP10用戶占據(jù)接近70%的份額，內(nèi)資品牌出貨量占比為32.1%。

根據(jù)MIR睿工業(yè)數(shù)據(jù)，2023年我國(guó)六維力傳感器的出貨量及市場(chǎng)規(guī)模分別為9450臺(tái)和2.35億元，根據(jù)MIR預(yù)測(cè)，六維力傳感器的發(fā)展將分為兩個(gè)階段。

2020-2026年：這一階段六維力傳感器應(yīng)用場(chǎng)景少，價(jià)格昂貴。柔性化生產(chǎn)的需求是推動(dòng)六維力傳感器出貨量提升的主要原因，出貨量和市場(chǎng)規(guī)模增速呈穩(wěn)定增長(zhǎng)狀態(tài)，期間復(fù)合增長(zhǎng)率小于20%。2023年人形機(jī)器人概念的火熱催動(dòng)更多廠商布局六維力傳感器，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)逐漸激烈，廠商不斷開發(fā)新的應(yīng)用場(chǎng)景；2027-2030年：隨著人形機(jī)器人規(guī)?；慨a(chǎn)落地，六維力傳感器的出貨量和市場(chǎng)規(guī)模將快速增加，期間復(fù)合增長(zhǎng)率超過100%。原材料成本的下降以及生產(chǎn)工藝的進(jìn)步有望帶動(dòng)傳感器價(jià)格的快速降低。

柔性傳感器：柔性傳感器覆蓋于機(jī)器人表面，可實(shí)現(xiàn)觸覺感知功能。機(jī)器人觸覺傳感器通過檢測(cè)和識(shí)別接觸環(huán)境來(lái)判斷所接觸物體的狀態(tài)與特征，柔性傳感器有著可伸縮、可彎曲的優(yōu)秀機(jī)械性能和良好的生物相容性，可覆蓋在機(jī)器人機(jī)體表面，為觸覺傳感器的理想形式。2022年全球柔性傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到19.31億美元，消費(fèi)電子為最大的應(yīng)用領(lǐng)域。2023年我國(guó)柔性傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到24.71億元，近年我國(guó)柔性傳感器國(guó)產(chǎn)化率逐步提高，2022年中國(guó)柔性傳感器國(guó)產(chǎn)化率為32.50%。

中國(guó)為全球最大的電子消費(fèi)品市場(chǎng)之一，柔性傳感器在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、智能家居等消費(fèi)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用持續(xù)增長(zhǎng)。除了傳統(tǒng)的消費(fèi)電子領(lǐng)域，工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展有望推動(dòng)柔性傳感器在工業(yè)應(yīng)用中的應(yīng)用增長(zhǎng)。根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，2022年中國(guó)柔性傳感器需求量為4923.1萬(wàn)個(gè)，產(chǎn)量為1634萬(wàn)個(gè)，供需存在一定錯(cuò)配，因此仍需大量依靠進(jìn)口。柔性傳感器國(guó)產(chǎn)化近年逐步提高，但仍處于較低水平，2022年中國(guó)柔性傳感器國(guó)產(chǎn)化率為32.50%。根據(jù)QYResearch，全球范圍內(nèi)柔性觸覺傳感器生產(chǎn)商主要包括Novasentis、Tekscan,Inc.、JapanDisplayInc.(JDI)、BaumerGroup、FrabaGroup、Syntouch、Canatu、Sensel、FORCIOT、鈦深科技（深圳）有限公司等。2022年，全球前五大廠商占有大約57.1%的市場(chǎng)份額。

慣性傳感器：慣性傳感器是一種能夠測(cè)量運(yùn)動(dòng)的傳感器陣列，慣性測(cè)量單元（IMU）組件通常包含陀螺儀和加速度計(jì)。在人形機(jī)器人領(lǐng)域，IMU對(duì)于姿態(tài)平衡控制十分關(guān)鍵。MEMS工藝制造的IMU具有體積小、重量輕、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格低、易于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，有望在人形機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。2021年全球MEMS慣性傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為35.09億美元，2022年中國(guó)MEMS慣性傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到77.4億元。我國(guó)MEMSIMU的市場(chǎng)中國(guó)際廠商占據(jù)壟斷地位，2022年市場(chǎng)份額前五名均為國(guó)際廠商，合計(jì)占比超過90%，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。

通常來(lái)說，高性能MEMS慣性傳感器應(yīng)用主要適用于無(wú)人系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛、高端工業(yè)、航空航天等重要領(lǐng)域，中低性能MEMS慣性傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)電子和汽車領(lǐng)域等。當(dāng)前MEMES慣性傳感器市場(chǎng)以中低性能產(chǎn)品為主，消費(fèi)電子為第一下游，根據(jù)YoleIntelligence按銷售數(shù)量對(duì)MEMS慣性傳感器下游應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)，消費(fèi)電子在2021年占比達(dá)到83.16%，其次為汽車電子的16.68%，其他領(lǐng)域僅占0.16%。YoleIntelligence預(yù)計(jì)2027年消費(fèi)電子占比會(huì)進(jìn)一步上升到85.50%，汽車電子占比下降至14.21%%，而其他領(lǐng)域增長(zhǎng)至0.30%。

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