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

　　投资要点

　　六(liù)维力(lì)传感器是机器人核心部件，市场空间有望加速扩容

　　六维力传感器适用于(yú)力作用(yòng)点随机并对测量精度(dù)要求较高的场景，适合在人形机器(qì)人和协作机器人中应用。人形机器人产品加快迭代成熟，有望 拉动六维力传感器市场空间。2023年12月特斯拉发布(bù)的Optimus Gen2已(yǐ)能完成单腿瑜伽等复(fù)杂(zá)动作。2023年国产人形(xíng)机器人领军企业优必选推出(chū)工业(yè)版人形(xíng)机器人Walker S，可在工商业领域(yù)精(jīng)密作(zuò)业。根据MIR睿工(gōng)业数据，2023年中国六维(wéi)力传感器市场规模
为2.35亿元(yuán)，同比增长14.3%，并预计在2026-2030年，人形机器人的规模量(liàng)产将显著增 加六维力传感器需求，并推动生产成本降低，市场有望迎来快速扩容期。

　　人形机器人(rén)商业图景远大，推(tuī)动六维力传感(gǎn)器市(shì)场加快增长

　　以Optimus为例，约需要14个力传感器、14个(gè)力矩传感器 和4个六维力传感器，在人(rén)形机器人的腕部(bù)和踝部均需配备一个(gè)六维力传(chuán)感器。考虑到人形机器(qì)人产品成熟 度的快速提升，我们假设2025年人形机器人正式商业(yè)化(huà)，并(bìng)出货1万套(tào)，并(bìng)在2026/2027年销量(liàng)达5/10万套(tào)。同时基于人形机
器人对零部(bù)件降本的要求，且六维力传感器规模放(fàng)量降低生产成(chéng)本情况下，假设2025-2027年六维(wéi)力传(chuán)感器价格由(yóu)2万元/个降至1万元/个(gè)。则测算下若人形(xíng)机器人出货量达到10万套，能提供约40亿元的六维(wéi)力传感器市场增量(liàng)。

　　国产公司已进入行业第一梯队，有望充分受益市场机遇

　　2023年(nián)中国六维力传感器市场中，国产厂商 份额约(yuē)占30%。在国家政策支持及数年技术追(zhuī)赶下，国产六维(wéi)力传感(gǎn)器厂商已进入业内第一梯队，部分(fēn)产品成(chéng)为行业标杆。目前宇立仪器(qì)、蓝点触控和坤维(wéi)科技进入第一梯队行(xíng)列，产(chǎn)品性能、批量化(huà)生产能力和市占率均处于行业前列。柯力传感和(hé)昊志机电等上市(shì)企业均在加大行业投入。力学测(cè)试领域的领军企业东华测试在力传感器领域具备自主可控的核心技术。未来国产企业 在六维力传感器市场的份(fèn)额(é)有(yǒu)望继续提升，并主导产品的降本普及和(hé)在人 形机器人中的导入。

　　投资建议

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

　　风险提示

　　下游行业景气度(dù)不及预期；行业竞(jìng)争加剧；人形机器(qì)人商业化
不及预(yù)期；在下(xià)游行
业导入(rù)进度不及预期的风险。

　　一(yī)、六维(wéi)力(lì)传感(gǎn)器是机器(qì)人行业的重要部(bù)件

　　传感器是机(jī)器人的重(zhòng)要组(zǔ)成部件，功能类似人的感官。传感器是将被测信号 按一定规律转化成输(shū)出信号的器件，通常由敏感元件和 转化
元件组成。敏感元件能直接感(gǎn)知或响应被测量（输入量(liàng)）；转化元件能将敏感(gǎn)元件(jiàn)中感知的被测量转换(huàn)成适合测量的(de)电信号(hào)。

　　图1：传感器的基本(běn)原理(lǐ)

　　资料来源：《机器人多维力传(chuán)感器结构(gòu)设计》，源达信息证券研(yán)究所

　　力传感器(qì)的测量对象是力，并(bìng)将(jiāng)力量值转换为相关电信号，包括张力、拉
力(lì)、压力、重(zhòng)量、扭矩、内(nèi)应力和(hé)应变等力学量。力传感器是机器人(rén)感知力的核心器件，常(cháng)见的力传感器(qì)包(bāo)括一维力传(chuán)感器(qì)、三维力传感器和六维力传感器。六
维(wéi)力传感器适(shì)用(yòng)于(yú)力(lì)作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。

　　表1：常(cháng)见的力传感器类型(xíng)

　　资料来源：坤维科技官方公众(zhòng)号，源达信息证券研究所

　　力传感器按原理可分为应(yīng)变片式(shì)、光学(xué)式和压电/电容式。目前应(yīng)变片式仍是主流技术，特点是技术成熟、成本(běn)低且测量范围广，但(dàn)生产工艺较为复杂。目前国(guó)内主流力(lì)传感器企业宇立仪器、坤维科技和蓝点触控(kòng)等均布(bù)局该力传感器技术路线。

　　表2：力传感器原理分类及代表(biǎo)企业(yè)

　　资(zī)料来源：GGII，源达信息证券研究(jiū)所

　　根据MIR睿工业数据，2023年(nián)中国六维力传感器市场规模为2．35亿(yì)元，同比增长14．3%。其中2023-2026年受制于下游行业应用的不成(chéng)熟，市场整体规模仍较小；2026-2030年中，人形机器人的大(dà)规模量产(chǎn)将显著增加六维力传感(gǎn)器需(xū)求，并推动生产成
本降低，市场规模有望(wàng)迎来快速扩容期。

　　图2：2020-2030年中国六维力
传感器市场(chǎng)规模及预测(cè)

　　资(zī)料来源：MIR睿工业(yè)，源(yuán)达信息证券 研究所

　　从(cóng)六维力传感器下游行业看，工业(yè)自动(dòng)化是(shì)第一大下游应用，人形 机器人是增(zēng)速最快的下游(yóu)应用。其(qí)中工业自动化行业中，柔性化产线对(duì)六维(wéi)力传感器需求保持增(zēng)加，但(dàn)受(shòu)制于工艺原因(yīn)暂未大(dà)批量使用；人形机器人行业对六维力传感器有确定的大批量(liàng)需求，未来伴随人形机器人的成功量产需求有望进一步(bù)增长；汽车行业中应用已较为成(chéng)熟，暂未有大型新应用场景的出现；此外军工、航天航空和医疗等行业对六维力传感器的需求保持稳定增(zēng)长。

　　六(liù)维力传感器的原理可分为应变(biàn)片、光学式和压电/电容式。其中
应变片式是(shì)市(shì)场主流，原理(lǐ)是材料受(shòu)力产生形变，并
转化为材料电(diàn)阻变化进行测量；光
学(xué)式是通过光纤、光栅反映(yìng)形(xíng)变，再(zài)转(zhuǎn)化为力；压电式通过形变改变电荷；电容式(shì)通过极距变化改变电压。

　　表3：常见的力传感器类型

　　资料来源：《2023年协作机器(qì)人产业发展蓝皮书》，源达信(xìn)息(xī)证券研(yán)究所

　　2023年中国六维(wéi)力(lì)传感器市场中，国产厂商份(fèn)额约占30%。中(zhōng)国六维力传感器市场格局较为集(jí)中，TOP10厂(chǎng)商合计(jì)份额达69.5%。其中国外企业如ATI、Epson等仍占据较大(dà)份额，国外企业合计占国内(nèi)市场的70%。国产公司中，宇立仪(yí)器(qì)市(shì)场份额(é)较为领先，达38.1%。而蓝点触控、坤(kūn)维信息(xī)和鑫精诚等(děng)国产公司也(yě)具备较强竞争力。此外柯(kē)力传感、昊志机电(diàn)等公司也在积极(jí)投入该行业，后续市场份额有(yǒu)望(wàng)提升。

　　二、人形机器人有望推(tuī)动六维力传感(gǎn)器
行业高速发(fā)展

　　特斯拉推动(dòng)人(rén)形(xíng)机器人商业化加速，Optimus迭代速(sù)度惊人。2021年8月，马斯 克在特斯拉 AI DAY上首(shǒu)次提出Optimus的(de)概(gài)念，并计划在未来让人形(xíng)机器人取代人类从事部分危险工作和重复劳动。相比工业机器人(rén)，人形机(jī)器人的核心(xīn)在于与智能化和类人化，所以智能制造、商业服务(wù)和家庭场景可能会是人形机器人的主要应用场(chǎng)景(jǐng)。2023年12月，特斯拉发布的Optimus Gen2已能完成单腿瑜伽等复杂动作，自2022年发布demo起仅两年，迭代(dài)速度惊人。而在人工智能大模型的发展加持(chí)下，人形机器人(rén)的“iPhone时刻”有望(wàng)在不久到来。

　　图7：特斯拉Optimus系列机器人迭代历史

　　资料来源：机器之心，源(yuán)达(dá)信息证券研究所

　　国产人形机器人(rén)加速迭代。2016年优必选推出Walker原型机，腿部拥有12个自由度，可以完成行走和上下斜坡的动作。2023年优必选推出(chū)工业版(bǎn)人(rén)形机器人Walker S，身高1.7米，体重60kg，可替换末端执行器，搭载(zài)41个高(gāo)性能伺服关节以及多维力传感器，机器人(rén)自主运动及决策能力大幅提高，可在工业(yè)及商用场景广泛应用。

　　图8：优必选Walker系(xì)列机器人迭(dié)代历史

　　资料来(lái)源：优必选官(guān)网(wǎng)，源达(dá)信息证券研究所

　　人形(xíng)机器人对(duì)力传感器需求明确。以Optimus为例，约需 要14个(gè)力传(chuán)感器、14个力矩传感器和4个六维力传感器，在人形机(jī)器人的腕部(bù)和(hé)踝部均(jūn)需配备一个(gè)六(liù)维力传感器。

　　人形机器人的商业化推进有望打(dǎ)开六维力传感器(qì)市(shì)场空间(jiān)。考虑到人形机器人产品成熟度(dù)的快速提升，我们假设(shè)2025年(nián)人形机器人正式商(shāng)业(yè)化，并出货1万套，并在2026/2027年销(xiāo)量达5/10万(wàn)套(tào)。同时基于人形机器人对零(líng)部件降本的要求，且六维力传感(gǎn)器规模
放量降低生产成本情况下，假设2025-2027年六维力(lì)传(chuán)感器(qì)价格由2万元(yuán)降至1万元。则测(cè)算(suàn)下若人形机器人出货量达到10万套，则能(néng)提供40亿(yì)元的六维力传(chuán)感器市场(chǎng)增量。

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

　　资料来源：特斯拉，源达信息证券研究所测(cè)算(suàn)

　　根据GGII发布(bù)的《2024中国人(rén)形机器人产业发展(zhǎn)蓝(lán)皮(pí)书(shū)》，预计2024年全球人形(xíng)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(rén)形机器人蕴含(hán)的巨大(dà)市场潜力(lì)将会(huì)给六维力传感器行(xíng)业带来 远大市场(chǎng)空间。

　　图11：2024-2030年全球人形机器(qì)人销量预(yù)测（台）

　　资(zī)料来源：GGII，源达信息证券研究所

　　三、六维力传感器技术难点(diǎn)：串扰、精(jīng)度及准度

　　串扰(rǎo)指标用来衡(héng)量多维力传感器各测量方向(xiàng)间的耦合影响(xiǎng)，可以反映测量误差水平，是体现产品性能的(de)关键指(zhǐ)标之一。比较优秀(xiù)的串扰(rǎo)指标(biāo)在1%FS左右，2~5%FS比较常(cháng)见。以六维力传感器为例。分别对六维力传感器的六个测量方向精确加载(zài)至各自的额定(dìng)载(zài)荷，记录六个方向的测量结果(guǒ)，就(jiù)做成了这个表格。载荷组1中，仅仅对Fx方向(xiàng)加载到额定载 荷，并且(qiě)假设(shè)加载方向和载荷值是非常准确的，所以Fx是100%FS，其它方向是0%FS。表格右侧Fy、Fz、Mx、My、Mz的(de)测量结果就是在Fx作用下的串扰。因为此(cǐ)时Fy、Fz、Mx、My、Mz的理论真值都是0。Fy、Fz、Mx、My、Mz测量结果就(jiù)体现了Fx对其它五(wǔ)个测(cè)量方向的耦合干扰情况。

　　图(tú)12：六维(wéi)力传感(gǎn)器的串(chuàn)扰(rǎo)指标测量

　　资料来源：坤维科技公众(zhòng)号，源达(dá)信息证券研究所

　　精(jīng)度和准度指标用(yòng)于衡量六维力传感器的测量误差(chà)水(shuǐ)平。1）多维力
传感器精度衡量的(de)是测量(liàng)结果之间的重复性。其检(jiǎn)定方法是，在相同(tóng)环境条(tiáo)件下，在额定载荷范围内，进行多次重复联合加载相同一组(zǔ)载荷
后，计算得到(dào)的传感器测量值的(de)标(biāo)准差，并除以量程；2）多维力传感器准度衡量的是 测(cè)量结果与理论真值的偏离程度。其(qí)获得的方法(fǎ)是，对传感器进行多组多维(wéi)联合加(jiā)载，计算得到(dào)的传感器测量值与所加载(zài)荷(hé)理论真(zhēn)值之间(jiān)的(de)标准偏差，并除(chú)以量程。

　　图13：六维力(lì)传感器的精度及(jí)准度指标

　　资(zī)料来源：坤维科技公众号(hào)，源达信息证(zhèng)券研究所(suǒ)

　　四、国(guó)产企业在六维(wéi)力传感器行业已具备强竞争力(lì)

　　国产企业已成为六维力传感器(qì)主流供应厂商。在国家政策支持及数年技术(shù)追赶下，国产六维力传感器厂商已进入业内第一梯队，部分产品成为行(xíng)业标杆(gān)。目前国产企业宇 立仪器、蓝(lán)点触控和坤维科技和进口企(qǐ)业ATI进入第一梯队行列，在产品性能、批量化生产(chǎn)能力和市占率方面均处于行(xíng)业前列。此外柯力传感和昊(hào)志机电等国产企(qǐ)业均在加大行业投入(rù)，未来国产企业将(jiāng)占据(jù)六维力传感器市场的绝大部分，并将主导产(chǎn)品的降本普及和在
人形机器人中的导入。

　　图14：中(zhōng)国六维力传
感器厂商梯(tī)队分布

　　资料来源：MIR睿工业，源达信息(xī)证券研(yán)究所

　　根据共研网数据，国内六维(wéi)力传感器市场集(jí)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(zhōng)国）占比12.2%、Epson（日本(běn)）占比6.4%、蓝(lán)点触控(kòng)（中国）占比4.8%、坤维科(kē)技（中国）占比4.7%。2023年中国六维力
传感器市场(chǎng)中外资出货占(zhàn)比仍(réng)达67.9%，我(wǒ)们预计未来六维
力传感器国产企业技术实力及产品力进一步提升下，2024-2027年内资出货(huò)占比有望从34.7%提升
至54.7%。

　　五、建议关注

　　1．东华测试

　　东华测试是国内(nèi)力学测试领域的领军企业(yè)。公司在力学性能测试 领域(yù)积累深厚，实现核心技术自主可控，业(yè)务 板块可分(fēn)为结构力学研究(jiū)、结构安全性在线监(jiān)测和防务PHM、民用PHM和电化学工作站四大板块。公司主要产品包括传感器、测试分析系统和软件平 台。基于公司(sī)力学测(cè)试产(chǎn)品的通用性，公(gōng)司有望向新能源、航天航空、工业和人形机器人等行业拓(tuò)展，拓宽公司成长空间(jiān)。

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

　　2．柯力传感

　　公司(sī)是国内智(zhì)能传感器行业的领军企(qǐ)业，在国内称(chēng)重传感(gǎn)器(qì)市场14年市占率保持第一。公司具备
完(wán)善的管理价格和生产体系，并保持(chí)较高的(de)产品研发(fā)投入。目(mù)前公司已加大了对光栅传(chuán)感器、电量传感器、视觉传感器、激(jī)光传感器等多种物理量传感器的投入，并重视六维力传感器在人形机器人行业的发展机遇，捕捉行 业发展机会。

　　截至2024年上半(bàn)年，公司实现营收(shōu)5．55亿元，同比+9.42%；归母净利润为1．17亿元，同比(bǐ)-16．57%。2024H1公(gōng)司所持驰诚股份因股票价格(gé)波动，导致公允价值变 动损益-2110.50万元，影响公司盈利。后续公司布局的多种(zhǒng)物理量传感器(qì)有望迎来收获期，未来(lái)业绩增长空间值得期待。

　　六、投资建议(yì)

　　1．建议关注

　　六维力传感器正处于
行业发展的重(zhòng)要阶段，未来人形(xíng)机器人的量(liàng)产将大幅增加(jiā)对六维力传感器的数量(liàng)需求，并推动六维力传感器的生产成本(běn)降低，生产工艺进一步成熟(shú)，助力六(liù)维力(lì)传感器 在更多行业(yè)的渗透(tòu)应用。目前宇立(lì)仪器、蓝点触控和坤维科技等国(guó)产六(liù)维(wéi)力传感器厂商已进入国内市场第一梯队；柯(kē)力传 感、昊志机电等企业正在(zài)加快对该行业的投入；国(guó)内力学测试领军企(qǐ)业东华测试在力传感器领域具备(bèi)自主可控的(de)核心技术。未来国(guó)产公司有(yǒu)望充分受益六维力传感器(qì)的
行业 发展机遇(yù)。建议关注：东华测试、柯力传感(gǎn)等。

　　2．一致预测

　　表5：重点公(gōng)司盈利预测(cè)

　　资料来源：Wind一致预期（2024/9/13），源达信息证券(quàn)研(yán)究所

　　七、风险提示

　　下游行业景(jǐng)气度不及(jí)预期；

　　行(xíng)业(yè)竞争加剧；

　　人形机器人商(shāng)业(yè)化不及预期；

　　在下游(yóu)行业导入进度不及预(yù)期的风险。

责任编辑：刘万里 SF014

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