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(tóu)资要点(diǎn)

　　六维力传感器(qì)是机器人核(hé)心部件(jiàn)，市场空(kōng)间(jiān)有望加速扩容

　　六维力传感器适用于力作(zuò)用点随机并对测量精度要求较高的场
景，适合在人形机器人和协作机器人中应用。人形机器人产品加快迭代成(chéng)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(fù)杂动作。2023年国产人形机器人领军(jūn)企业(yè)优必选推出工业版人形机(jī)器(qì)人Walker S，可在工商业领域精密作业。根据MIR睿工业数 据，2023年中国六维力传(chuán)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，人形机器人的规模量产将显(xiǎn)著增加六维力传感器需求(qiú)，并(bìng)推动生产成本降低，市(shì)场有望迎来快速扩容期。

　　人形机器人商业图景远大，推动六维力传感(gǎn)器市(shì)场加快(kuài)增长

　　以Optimus为例，约 需要14个力(lì)传感(gǎn)器、14个力矩(jǔ)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)力传感器。考(kǎo)虑到人形(xíng)机器人 产品成熟度的快速提升(shēng)，我们假设2025年人形机器(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(tào)。同时基
于(yú)人形机器人对零部
件降本的要求，且六维力传感器规模放量降低生产成本情(qíng)况下，假设(shè)2025-2027年六维力传感器价(jià)格由2万元/个降(jiàng)至(zhì)1万元 /个。则测算下若人形(xíng)机器人(rén)出货量
达(dá)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(yè)第一(yī)梯队，有(yǒu)望充分受(shòu)益市场机遇

　　2023年(nián)中国六维力传感(gǎn)器市场中，国产厂商份额约占30%。在国家政策支持及数年技术追赶下，国产六维力传感器厂商已进入业内 第(dì)一梯队，部(bù)分产品(pǐn)成为行业标杆(gān)。目前(qián)宇立仪器、蓝点触控和坤维科技进(jìn)入(rù)第一梯队行(xíng)列，产品性能、批量化生产能力和市占率
均处(chù)于行业(yè)前 列。柯力(lì)传感和(hé)昊志机电等上市企业均(jūn)在加(jiā)大行业投入。力学测 试
领域的领军企业东华测试在力传感器领域具备自主(zhǔ)可(kě)控的核心技术。未来国产企业在(zài)六维力传感器市场的份额有望继续提升，并主(zhǔ)导产品的降本普及和在(zài)人形机器(qì)人
中的导入。

　　投资建议(yì)

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

　　风(fēng)险提示

　　下游行业景气度不及(jí)预(yù)期；行业竞争加剧；人形机器人商(shāng)业化不及预期；在(zài)下游行业(yè)导入进度不及预期的风险。

　　一、六(liù)维力传
感 器是机器人行业的重要部件

　　传(chuán)感器是机器人的重要组成部件(jiàn)，功能类似人的感官。传感(gǎn)器(qì)是将被测信号(hào)按(àn)一定(dìng)规(guī)律转化成输出信号(hào)的器件，通常由(yóu)敏感元件和转化元件组成。敏感(gǎn)元件能(néng)直接感知或响应被测量（输入量）；转(zhuǎn)化元件
能(néng)将敏感(gǎn)元件中感知的被测量转换成适合测量的电信号。

　　图(tú)1：传感器的基(jī)本原理

　　资料来源：《机器(qì)人多(duō)维力传感器结构设(shè)计》，源达信息(xī)证券研(yán)究(jiū)所

　　力传感器的(de)测量对象是(shì)力，并将力量值(zhí)转换为相关电信号，包(bāo)括张力、拉(lā)力、压力、重量、扭矩、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，常见的力传感器包(bāo)括一维力传感器、三维力传感器和六维力传感器。六维(wéi)力传感器适用(yòng)于力作用点随机并对(duì)测量精度要求较高的场景，适合在人形机器人和协作机(jī)器人中应(yīng)用。

　　表1：常见的力传感器类型

　　资料来(lái)源：坤维科技官方公众(zhòng)号，源达(dá)信(xìn)息证券研究所

　　力传感器按原理可(kě)分为(wèi)应变片式、光学式和压电/电容式。目前应变片式仍是主流(liú)技术，特(tè)点是技术成熟、成本低且测量范围广，但生产(chǎn)工(gōng)艺较为复(fù)杂。目前国内主流力传感器企业宇立仪器、坤维科技和蓝点 触控等均布局该力传感器技术路线。

　　表2：力传感器原理分类及代表企业

　　资(zī)料来源：GGII，源达信(xìn)息证券研究(jiū)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(zēng)长14．3%。其中2023-2026年受制(zhì)于下游行业应用(yòng)的不成熟，市场(chǎng)整体规模仍较(jiào)小；2026-2030年中，人形机器人的大规模量产将(jiāng)显著增加六(liù)维力传感器需求，并推动生产成(chéng)本降低(dī)，市场规模有望迎来快(kuài)速扩容期。

　　图2：2020-2030年中(zhōng)国六维力传感器市场规模及(jí)预测(cè)

　　资料(liào)来源：MIR睿工业，源达信息证(zhèng)券研究所

　　从六维力传感器下游行业看，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(de)下游应(yīng)用(yòng)。其中工业自(zì)动化(huà)行业中，柔(róu)性化产线对(duì)六维(wéi)力传感器需求保持增加，但受制于工艺原因暂未(wèi)大批量使用；人(rén)形机器人行业对(duì)六维力传(chuán)感器有确定的大批量需求，未(wèi)来(lái)伴随(suí)人形机器人的成功量产(chǎn)需求有望进一步增长；汽车行业中应用(yòng)已较为成(chéng)熟(shú)，暂(zàn)未(wèi)有大型新应用场(chǎng)景的出现
；此外军工、航天航空(kōng)和医疗等行业对六维(wéi)力(lì)传感(gǎn)器的需求(qiú)保持稳定(dìng)增长。

　　六维
力传感器的原理可分
为应变片、光学(xué)式和压电/电容式。其(qí)中应变片
式是市场主流(liú)，原理是材料受力产生形变，并转化为材料(liào)电阻变化进行测量；光学式是通过光(guāng)纤、光(guāng)栅反映形变，再转(zhuǎn)化为(wèi)力；压电式通过(guò)形变(biàn)改变电荷；电(diàn)容式(shì)通过极距变化改变电压(yā)。

　　表(biǎo)3：常见的力传感器类型

　　资料来源：《2023年协作机器人产业发展(zhǎn)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(chǎn)厂商(shāng)份额(é)约占30%。中国六维力传感器市场格局(jú)较为(wèi)集中，TOP10厂商合计份额(é)达69.5%。其中国外(wài)企业如ATI、Epson等仍占据(jù)较大份额，国外企业(yè)合计占 国内(nèi)市场的70%。国产公司中，宇立仪(yí)器市场份(fèn)额较为领先，达38.1%。而蓝点触控、坤(kūn)维信息和鑫精诚等国产公司也(yě)具备较强竞争力。此外柯力传感、昊志机电等公司也在(zài)积极投入该
行业，后续(xù)市场份额有望提升。

　　二、人形机(jī)器人有望推动六维
力传感器行业高速发展

　　特斯拉推动(dòng)人形机器人商业化加 速，Optimus迭代速度惊人(rén)。2021年8月，马斯(sī)克在特斯拉 AI DAY上首次提出(chū)Optimus的概念，并计划在未来让(ràng)人形机器人
取代人类从事(shì)部分危险工作和(hé)重(zhòng)复劳动。相比工业机器人，人形机(jī)器(qì)人的核心在于与智能化和类人化(huà)，所以智能制造、商业服务和家庭场景可能会是人形机(jī)器人(rén)的主要(yào)应用场(chǎng)景。2023年12月，特(tè)斯拉发布的Optimus Gen2已能完(wán)成单腿(tuǐ)瑜伽等复杂动作，自2022年发布demo起仅两年，迭代速度惊人。而在人工智能大(dà)模型的发展加持下，人形机器(qì)人的“iPhone时刻”有望在不久到来。

　　图7：特斯拉Optimus系(xì)列机器人迭代历史

　　资料来源：机器之心，源达(dá)信息(xī)证券研究所

　　国产人形机器人加速迭代。2016年优必选推出Walker原型机，腿部拥 有12个自由度，可(kě)以完成行走和上下斜坡(pō)的动作。2023年优必选推(tuī)出工业版人形机器人Walker S，身(shēn)高1.7米，体重60kg，可替换末端执行器，搭载41个高性能伺服关节以及多维(wéi)力传感器，机器(qì)人自主运动及决策
能力大幅(fú)提高，可在工(gōng)业及商用场景广泛应用。

　　图8：优
必选Walker系列机器人迭代历史

　　资料来源：优必选官网，源达(dá)信息(xī)证券(quàn)研究所

　　人形机器(qì)人对(duì)力传感器需求明确。以Optimus为例，约(yuē)需(xū)要14个力传感器、14个力矩传(chuán)感器和4个六维力传(chuán)感器 ，在人形机器人的腕部和踝(huái)部均需配(pèi)备
一个(gè)六维力传感器(qì)。

　　人(rén)形机(jī)器(qì)人的(de)商业化推进(jìn)有望打开六维力传感器市场空间。考虑到人形(xíng)机器人产品(pǐn)成熟度的快速提升，我们(men)假设2025年(nián)人形机器(qì)人正式商(shāng)业(yè)化，并出货1万套，并(bìng)在2026/2027年销量达5/10万套。同时基于人形机器人对零部件降本(běn)的要求，且六维力传感器(qì)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2万元降至1万元。则测算下若人(rén)形(xíng)机器人出货(huò)量达到10万套(tào)，则能(néng)提供40亿(yì)元的六维力传(chuán)感器市场增量。

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

　　资料来(lái)源：特斯拉(lā)，源
达(dá)信息证券研(yán)究所测算

　　根据GGII发布(bù)的《2024中国人形机(jī)器人产业发展蓝皮书》，预计2024年全球人(rén)形机器人销量为11867台，并预计至2030年销量 有望达605680台，GAGR=92.60%。预计人形(xíng)机器人蕴(yùn)含的巨大市场潜(qián)力(lì)将会给六维力传(chuán)感(gǎn)器行(xíng)业带来远大市(shì)场空间。

　　图(tú)11：2024-2030年全球人(rén)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、六维力传(chuán)感(gǎn)器技术难点：串扰(rǎo)、精度及准度

　　串扰(rǎo)指标用来(lái)衡量多维力传感器各(gè)测(cè)量方向间的(de)耦合影(yǐng)响，可以反映测量误差水平(píng)，是(shì)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。以六(liù)维(wéi)力传感器为例。分别对六维力传感器的六个测量方向精确加载(zài)至各自的额(é)定载荷，记录六(liù)个方 向的测量结果，就做成了这个表格(gé)。载荷组1中，仅仅对Fx方向加载到(dào)额定载荷，并 且假设加载方向和载荷值是非常准确的，所以(yǐ)Fx是100%FS，其它方向是0%FS。表格右侧(cè)Fy、Fz、Mx、My、Mz的测(cè)量(liàng)结果就是在Fx作(zuò)用下(xià)的串扰。因为此时Fy、Fz、Mx、My、Mz的理论(lùn)真值都是0。Fy、Fz、Mx、My、Mz测量结果就体现了Fx对其它五个(gè)测量方向的耦合干扰(rǎo)情况。

　　图12：六(liù)维力传感器的串扰指标测量

　　资料来源：坤维科技公众号，源达(dá)信(xìn)息证券(quàn)研究所

　　精度(dù)和准度指标用于衡量六维力传感器的测量误差水平。1）多维力传感器精度衡(héng)量的是测量结果之间的重复(fù)性。其(qí)检定方法是，在相(xiāng)同环境条件下，在额定载(zài)荷范围内，进行多(duō)次重复联(lián)合加载相同一组载荷后，计(jì)算得到的传感
器测量值的标准(zhǔn)差，并除(chú)以(yǐ)量程；2）多维(wéi)力传感(gǎn)器准度衡量的是测量结果与理论真值的偏(piān)离程度。其获得 的方法是，对传感器(qì)进行多组多(duō)维联合加载，计算得到的传感器测(cè)量值与所加载荷理论(lùn)真值之间(jiān)的(de)标准偏差，并(bìng)除以量程。

　　图13：六(liù)维力传感器的精度及准度(dù)指标

　　资料来源：坤维科技(jì)公众号，源(yuán)达信息(xī)证券 研究所(suǒ)

　　四、国产企业在六维(wéi)力(lì)传感器行(xíng)业已具备强竞争力

　　国产企业已(yǐ)成为(wèi)六维力传感器(qì)主流供应厂(chǎng)商。在国家政策支持及数年技术(shù)追(zhuī)赶下，国产六维力 传感器厂商已 进入业内(nèi)第一(yī)梯队，部分产品成为行业标杆。目前国产企业宇立仪器、蓝点触控和坤维科技和进口企业ATI进入(rù)第一梯(tī)队行列，在产品性能、批量化生产能力和市占率方面均处 于 行业前(qián)列(liè)。此外(wài)柯力传感和昊志机(jī)电等国(guó)产企(qǐ)业均在加大行业(yè)投入，未来国产企业将占据六(liù)维(wéi)力(lì)传感器市场的绝大(dà)部分，并将主导产品的降本普及和在人形(xíng)机器人中的导入
。

　　图(tú)14：中国六维力传感器厂商梯队分布

　　资料来源：MIR睿工(gōng)业(yè)，源达信息证券研究所

　　根据共(gòng)研网数据，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%、宇立仪器（中国）占比 12.2%、Epson（日本(běn)）占比6.4%、蓝点触控（中(zhōng)国）占比4.8%、坤维科技（中国(guó)）占比(bǐ)4.7%。2023年中国六维力传感器市场中外资出(chū)货占比仍达67.9%，我们预计未来六维力传感器国产(chǎn)企业技术实(shí)力及产品力(lì)进一步提升下，2024-2027年内(nèi)资出货(huò)占比有望从34.7%提升(shēng)至54.7%。

　　五、建(jiàn)议关注

　　1．东华测试(shì)

　　东华测试是国内力学测试领域的领军企
业。公司在力学性能测试领域积累深厚，实现(xiàn)核心技(jì)术自主可控，业务板块可分为结构(gòu)力学研究、结构安全(quán)性在线监(jiān)测和防务PHM、民用
PHM和(hé)电化学工作站四大板块(kuài)。公司主要产(chǎn)品包括传感器、测(cè)试分析系(xì)统和软件平台。基于公司(sī)力学测试(shì)产品的(de)通用性，公司有望 向新能(néng)源、航天航(háng)空(kōng)、工(gōng)业和人形机器人等行业(yè)拓展，拓宽公(gōng)司成(chéng)长空间。

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

　　2．柯力传(chuán)感

　　公司是国内智能传感器行业(yè)的领军企业，在国内称重传感器(qì)市场14年市占率保持(chí)第一。公司具备完善的管理价格和生产体系，并保持较高(gāo)的产品研发 投入。目前公(gōng)司已加大(dà)了对光栅传感器、电量传(chuán)感器、视觉传感器、激光传感器等多种物理量传(chuán)感器的投入，并重视(shì)六维
力传感器在人形机器人行业的(de)发展机遇(yù)，捕(bǔ)捉行业发展机会。

　　截至2024年上半年，公司实现营收5．55亿元(yuán)，同比+9.42%；归母净利润为(wèi)1．17亿元，同比(bǐ)-16．57%。2024H1公(gōng)司所持驰诚股份因股票价(jià)格(gé)波动(dòng)，导致公允价值变动损益(yì)-2110.50万(wàn)元，影(yǐng)响公司盈利。后续公司布局的多种物(wù)理量传感器有望迎来收(shōu)获(huò)期，未来业(yè)绩增长空间值得期待。

　　六、投资建议(yì)

　　1．建议关注

　　六维力传(chuán)感器正处于 行业发(fā)展的重要阶段，未来人形(xíng)机器人的量产将(jiāng)大幅(fú)增加对六(liù)维力传感器的数量需求，并推动六维力传感器的(de)生产成本降低，生产工艺进一(yī)步成(chéng)熟，助力六维力传(chuán)感器在更多行业的渗透应用。目 前宇立仪器、蓝点触控和坤维科技等国产六(liù)维力传感器厂商已进入(rù)国内(nèi)市场第一(yī)梯队；柯力传感、昊志机电等(děng)企业正在加快对该行业的投入；国(guó)内力学 测试领军企业
东华测试在力传感器领域具备自主可(kě)控的(de)核心技术。未来国产(chǎn)公(gōng)司有望充分受(shòu)益六维(wéi)力(lì)传(chuán)感器的(de)行(xíng)业发展
机 遇(yù)。建议关注：东华测试、柯力(lì)传感等。

　　2．一致预测

　　表5：重点公司盈利预(yù)测

　　资料来源：Wind一(yī)致预期（2024/9/13），源达信息证(zhèng)券研究所

　　七、风险提示

　　下游行业(yè)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及预期的风险。

责任编辑：刘万里 SF014

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