人形机器人感知层关键零部件， 市场空间广阔

• 柯壮宾 2024年5月22日 来源：中研网 466 24
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人形机器人产业进展如火如荼，传感器为其感知层不可或缺零部件。人形机器人是一种具身智能机器人，可与环境交互感知，能自主规划、决策、行动，具有执行能力的机器人。

人形机器人产业进展如火如荼，传感器为其感知层不可或缺零部件。人形机器人是一种具身智能机器人，可与环境交互感知，能自主规划、决策、行动，具有执行能力的机器人。人形机器人由控制、感知和执行三大部分组成，其中感知是控制和执行的前提，人形机器人需要通过传感器实现对外界光、力、声、电等信息的感知，为控制和执行提供实时反馈。传感器能够将被测量的物理量转换成适于传输或测量的电信号，为人形机器人感知层的核心。以特斯拉人形机器人为例，其使用到的主要传感器包括力觉传感器、柔性传感器和惯性传感器等。

我国传感器市场中压力传感器占比最高，智能传感器下游市场中汽车电子占比最高。从产品结构来看，压力传感器是中国传感器产业中单一市场规模最大的传感器领域，2022年占比18.6%，图像传感器和位置传感器分别占比13%和10.1%。从应用领域看，目前我国智能传感器产品主要应用于汽车电子、工业制造、网络通信、消费电子和医疗等领域，占比分别为24.2%、21.1%、21%、14.7%和7.2%。

图表：2022年中国传感器市场结构

数据来源：中研普华产业研究院整理

以特斯拉人形机器人为例，其使用到的主要传感器包括力/力矩传感器、柔性传感器和IMU等。2022年特斯拉在AIDay上首次展示了其Optimus人形机器人，发布会资料显示其旋转执行器及线性执行器使用到了力/力矩传感器及位置传感器。2023年12月OptimusGen2曝光，其行走速度提高了30%，减重10KG，可实现瑜伽、蹲起、跑动，平衡感和身体控制能力得到了改善，同时，灵巧手保持11个自由度，手指增加触觉传感器，可以轻松准确地抓取和放下鸡蛋，展示出其双手精巧的操控能力。在感知层领域，脚部六维力传感器、灵巧手手指触觉传感器、姿态稳定IMU是本次二代产品技术改进的亮点。

力觉传感器：力觉传感器可以帮助人形机器人获得实际工作时的大部分受力信息，进而实现精确的主动柔顺控制。力觉传感器包括力传感器和力矩传感器，按测量维度可分为一维和多维力传感器，六维力传感器难度较大。2020年全球力/力矩传感器市场规模合计达到88.9亿美元。六维力传感器价格昂贵，当前市场规模较小，2023年我国六维力传感器的出货量及市场规模分别为9450台和2.35亿元，但受益于人形机器人等下游行业兴起，2026年后六维力传感器市场有望呈现爆发式增长。2023年我国六维力传感器市场集中度较高，TOP10用户占据接近70%的份额，内资品牌出货量占比为32.1%。

根据MIR睿工业数据，2023年我国六维力传感器的出货量及市场规模分别为9450台和2.35亿元，根据MIR预测，六维力传感器的发展将分为两个阶段。

2020-2026年：这一阶段六维力传感器应用场景少，价格昂贵。柔性化生产的需求是推动六维力传感器出货量提升的主要原因，出货量和市场规模增速呈稳定增长状态，期间复合增长率小于20%。2023年人形机器人概念的火热催动更多厂商布局六维力传感器，行业竞争逐渐激烈，厂商不断开发新的应用场景；2027-2030年：随着人形机器人规模化量产落地，六维力传感器的出货量和市场规模将快速增加，期间复合增长率超过100%。原材料成本的下降以及生产工艺的进步有望带动传感器价格的快速降低。

柔性传感器：柔性传感器覆盖于机器人表面，可实现触觉感知功能。机器人触觉传感器通过检测和识别接触环境来判断所接触物体的状态与特征，柔性传感器有着可伸缩、可弯曲的优秀机械性能和良好的生物相容性，可覆盖在机器人机体表面，为触觉传感器的理想形式。2022年全球柔性传感器市场规模达到19.31亿美元，消费电子为最大的应用领域。2023年我国柔性传感器市场规模达到24.71亿元，近年我国柔性传感器国产化率逐步提高，2022年中国柔性传感器国产化率为32.50%。

中国为全球最大的电子消费品市场之一，柔性传感器在智能手机、可穿戴设备、智能家居等消费电子产品中的应用持续增长。除了传统的消费电子领域，工业自动化、机器人技术的快速发展有望推动柔性传感器在工业应用中的应用增长。根据智研咨询数据，2022年中国柔性传感器需求量为4923.1万个，产量为1634万个，供需存在一定错配，因此仍需大量依靠进口。柔性传感器国产化近年逐步提高，但仍处于较低水平，2022年中国柔性传感器国产化率为32.50%。根据QYResearch，全球范围内柔性触觉传感器生产商主要包括Novasentis、Tekscan,Inc.、JapanDisplayInc.(JDI)、BaumerGroup、FrabaGroup、Syntouch、Canatu、Sensel、FORCIOT、钛深科技（深圳）有限公司等。2022年，全球前五大厂商占有大约57.1%的市场份额。

惯性传感器：惯性传感器是一种能够测量运动的传感器阵列，惯性测量单元（IMU）组件通常包含陀螺仪和加速度计。在人形机器人领域，IMU对于姿态平衡控制十分关键。MEMS工艺制造的IMU具有体积小、重量轻、环境适应性强、价格低、易于大批量生产等特点，有望在人形机器人中得到广泛应用。2021年全球MEMS惯性传感器行业市场规模为35.09亿美元，2022年中国MEMS惯性传感器市场规模达到77.4亿元。我国MEMSIMU的市场中国际厂商占据垄断地位，2022年市场份额前五名均为国际厂商，合计占比超过90%，国产替代空间广阔。

通常来说，高性能MEMS惯性传感器应用主要适用于无人系统、自动驾驶、高端工业、航空航天等重要领域，中低性能MEMS惯性传感器主要应用于消费电子和汽车领域等。当前MEMES惯性传感器市场以中低性能产品为主，消费电子为第一下游，根据YoleIntelligence按销售数量对MEMS惯性传感器下游应用的统计，消费电子在2021年占比达到83.16%，其次为汽车电子的16.68%，其他领域仅占0.16%。YoleIntelligence预计2027年消费电子占比会进一步上升到85.50%，汽车电子占比下降至14.21%%，而其他领域增长至0.30%。

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