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机械设备行业机器人硬件拆解二:视觉与力控

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传感器是机器人重要组成部分,价值量或仅次于关节模组。根据YOLE 数据,2015-2021 年无人机及机器人传感器市场从3.51 亿美元增长至7.09亿美元,复合增长率高达12.4%,其中光学传感器占比达74%。传感器市场高增长率表明机...

机构:国盛证券有限责任公司

作者:张一鸣,刘嘉林

传感器是机器人重要组成部分,价值量或仅次于关节模组。根据YOLE 数据,2015-2021 年无人机及机器人传感器市场从3.51 亿美元增长至7.09亿美元,复合增长率高达12.4%,其中光学传感器占比达74%。传感器市场高增长率表明机器人对于传感器有强烈需求。机器人传感器可以分为内部传感器和外部传感器,其中内部传感器主要用于测量机器人自身状态,以实现独立行走、动态平衡、一般肢体动作等;外部传感器模仿人类感官,包括视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉、接近觉等传感器。通常来说,关节模组是人形机器人价值量占比最高的环节,占比一般在40%以上,我们通过梳理人形机器人传感器的可能应用位置与数量,推测人形机器人传感器价值量占比或仅次于关节模组。
视觉:机器人视觉的要点在于移动场景、精细描绘和高集成度。机器人自主导航与汽车自动驾驶技术系出同源,其中机器人视觉受限于内部空间,需具有更高集成度。机器人自主导航与汽车自动驾驶共同的三大关键技术为环境感知、规划决策与执行控制,自动驾驶和机器人主要通过传感器来获取周围环境信息。常用的视觉和环境感知传感器为摄像头、雷达(毫米波、激光、超声波等)、红外传感器、GPS、IMU 等。马斯克在股东日表示,特斯拉已经打通了FSD 和机器人的底层模块,实现了一定程度的算法复用。FSD 算法利用传感器数据进行环境感知,这些传感器也可以帮助机器人感知周围环境,识别物体、人和障碍物等。
力控:多维力矩/力传感是目前最优解,电子皮肤或为触觉终极方案。目前机器人力控方案大致有3 类,分别为电流环力控、多维力矩/力传感器力控、被动力控(弹性体),其中多维力矩/力传感器力控是当前力控的最佳方案,其硬件包括关节部位的单轴力矩传感器和机器人执行器末端的6轴力传感器。同时,机器人若要模拟人体的触觉,以及实现人体皮肤对温度、湿度等外界物理量的感知,则电子皮肤可能是最佳路径之一。电子皮肤需要集成各类传感器和集成电路,并使用柔性的材料制作,壁垒较高,目前尚未在机器人领域大量应用。但从泛用性与仿生性角度,我们认为电子皮肤或是机器人触觉的终极方案。
传感器“加码”智能机器人,建议关注具备机器人应用潜力的国产标的。
1)柯力传感:国内传感器领军企业,加速迈向物联网综合供应商。2)汉威科技:子公司能斯达开发的柔性微纳传感器已在智能机器人领域得到应用,该技术与电子皮肤兼容。3)奥比中光:3D 视觉平台型公司,有望充分受益于机器人视觉应用场景落地。
风险提示:智能机器人行业发展速度不及预期风险;人形机器人供应链不确定性风险;持续研发投入导致亏损风险。

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