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(yuán)达

　　投资要点

　　六维力传感器是机(jī)器人(rén)核心部件，市场空间有望加速扩容

　　六维力(lì)传感器适用于力作用点随机(jī)并对测量精(jīng)度要求较高(gāo)的(de)场景，适合在人形机器人(rén)和协(xié)作机 器人中应用(yòng)。人形机器人产品加快迭代成熟，有望(wàng)拉动六维(wéi)力(lì)传感器市场空间。2023年(nián)12月特(tè)斯拉发(fā)布的Optimus Gen2已(yǐ)能完成单腿瑜伽等复杂动作(zuò)。2023年国产人(rén)形机(jī)器人领军企业优必(bì)选推(tuī)出(chū)工业版人形机(jī)器人Walker S，可在工商业领域精(jīng)密作业。根(gēn)据MIR睿工(gōng)业(yè)数据，2023年中国(guó)六维力(lì)传感器市场规模为2.35亿元，同比增长14.3%，并预计在2026-2030年，人形机器人的规模量产(chǎn)将显著增加六维力传感器需求，并推动生产成本(běn)降低，市场有望迎(yíng)来快速扩容期。

　　人形机(jī)器人商业图景远大，推
动六维力传感器市(shì)场加快增长

　　以Optimus为例，约需要14个力传感器(qì)、14个力(lì)矩传感器和4个六维力传感器，在人形机器人的(de)腕部和踝部(bù)均需(xū)配备一(yī)个(gè)六维力传感器。考虑到人形机器人(rén)产品成熟度(dù)的快速提升，我们假设2025年人(rén)形机器人(rén)正式商业(yè)化，并(bìng)出货1万套(tào)，并在2026/2027年销量达5/10万套。同时基于人形(xíng)机器人对零(líng)部件降本的(de)要求，且六维(wéi)力传感器规(guī)模(mó)放量降低(dī)生(shēng)产成本情况下，假设2025-2027年六维力传感器价格由2万元/个降至1万元/个。则测(cè)算下若人形机器人出货量达到(dào)10万套，能提供约40亿元的六维力传感器市场增
量。

　　国(guó)产公司已进入行(xíng)业第(dì)一梯队，有望充分受益市场机遇

　　2023年中国六(liù)维力传感器
市(shì)场中，国产厂商(shāng)份额约占30%。在国家政策支(zhī)持及数年技术追赶下(xià)，国(guó)产六维力传感器厂商已进入业内第一梯(tī)队(duì)，部分产(chǎn)品成为(wèi)行业标杆。目前(qián)宇立仪器
、蓝点触控和坤维科技进(jìn)入第一(yī)梯队行列，产品性能、批量化生产能力(lì)和(hé)市占率均处于行业(yè)前列。柯力(lì)传(chuán)感和昊志机(jī)电等(děng)上市(shì)企业(yè)均在加大行业投入。力学测试领域的领军企业东华测(cè)试在力传感器领域具备自主可控的核心技术。未来国(guó)产企(qǐ)业在六维力传感器市
场的份额有望继续提升，并主导产(chǎn)品的降本普及和在人形(xíng)机器人(rén)中的导入。

　　投资建议

　　国产公司有望充分受益六维力传感器的(de)行业发展(zhǎn)机遇。建议关注：东 华测试(shì)、柯力传感(gǎn)等。

　　风险提示

　　下游行业景气度不及预期；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。

　　一、六维力传感器是机器人行业的(de)重要部件

　　传感器是机器人的重要(yào)组成部件，功能类似人的(de)感官。传感器是将被测(cè)信(xìn)号按一定规(guī)律转化成输出信号的(de)器件，通常由敏感元件和转化元件组成。敏感元件能直接感知或响(xiǎng)应被测量（输入(rù)量）；转化元件能将敏感元件中感(gǎn)知的被测量(liàng)转换成适合测量的电信号。

　　图1：传感器的基(jī)本原理

　　资料来(lái)源：《机器人多维力传感(gǎn)器结构设计》，源达信息证券研究所

　　力传感器的测量对象是力，并将力量值转换为(wèi)相关电信(xìn)号(hào)，包括张(zhāng)力、拉力、压力、重(zhòng)量(liàng)、扭(niǔ)矩、内应(yīng)力和应变等(děng)力
学量。力传感器是机器人感知力的核心器件，常(cháng)见的(de)力传感器包括一维力传感器、三维力传感器和六维(wéi)力(lì)传感器。六维(wéi)力传感器适用于力作用(yòng)点随机(jī)并对测量精(jīng)度要求较高的场景(jǐng)，适合在(zài)人形机器人和协作机器人中应(yīng)用。

　　表1：常见的(de)力传感器类型

　　资料来源(yuán)：坤维(wéi)科技官方(fāng)公众号，源达(dá)信息证券研究(jiū)所

　　力传感器按原理可分为(wèi)应变(biàn)片式、光(guāng)学式和压电/电容式。目前应变片式仍是主流技术，特(tè)点是技术成熟、成本低且测量范围广，但生产(chǎn)工艺较(jiào)为复杂。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(biǎo)企业

　　资料来源：GGII，源达(dá)信息证 券研究所

　　根据MIR睿工业数据(jù)，2023年中国六维力传感器(qì)市场(chǎng)规模为2．35亿元(yuán)，同比增长14．3%。其中2023-2026年受制于下游行业应用的不成熟，市场(chǎng)整体规模仍较小；2026-2030年中，人形机器(qì)人的(de)大(dà)规模量产
将显著增(zēng)加六维力传感器需求，并(bìng)推动生产(chǎn)成(chéng)本降低，市场规模有望迎来快速扩(kuò)容期。

　　图2：2020-2030年中国(guó)六(liù)维力传感器市场规模(mó)及预测

　　资料来源：MIR睿工(gōng)业，源(yuán)达信息证券研究所

　　从六维力传感器下游(yóu)行业看，工业自动(dòng)化是第一大下游应用(yòng)，人形机(jī)器人是增速最快的下游应用。其中工业自动(dòng)化行业中，柔性化产线对六(liù)维力传感器需求保持增加，但受 制于工艺原因暂未大批量使用；人形机器人行业(yè)对六(liù)维力传感 器有(yǒu)确定的大批量(liàng)需求，未(wèi)来伴随人形机器(qì)人的成功量产需求有望进(jìn)一步增长(zhǎng)；汽车行业中应用已较为成熟，暂未有大(dà)型新应用场景(jǐng)的出现；此外军工、航天航空和医疗等行业对六维(wéi)力传感器的需求保持稳定(dìng)增长。

　　六维(wéi)力(lì)传感器的(de)原理可分为(wèi)应变片、光(guāng)学(xué)式和压电/电容式。其中应变片式是市场主流(liú)，原理是材(cái)料(liào)受(shòu)力(lì)产生形变，并转化为材料电阻变化进行测量；光学式是(shì)通过光纤、光栅反映形变，再转化为力；压电(diàn)式通过形变(biàn)改变电荷；电(diàn)容式通过极距变化改变电压。

　　表3：常见的力传感器类型

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

　　2023年中国六(liù)维力传感器市场(chǎng)中，国产厂商份 额约(yuē)占30%。中国(guó)六维力(lì)传(chuán)感器市场格局较(jiào)为集中，TOP10厂商合计份额达69.5%。其中国外企业如ATI、Epson等仍占据较大份
额，国外企业合计占国内(nèi)市场的70%。国(guó)产公司中(zhōng)，宇立仪器市场份(fèn)额较为领先(xiān)，达38.1%。而蓝(lán)点触(chù)控、坤维信息和鑫(xīn)精(jīng)诚等国(guó)产公司也具(jù)备较强竞争力。此外柯力传感、昊志机电等公司(sī)也在积(jī)极投入该行业(yè)，后续市(shì)场份额有望提升。

　　二、人形(xíng)机器人(rén)有(yǒu)望(wàng)推动六维力传感器行业高速发展

　　特斯拉推动人(rén)形机器(qì)人商业 化加速，Optimus迭代速度(dù)惊人。2021年8月，马斯克在特斯拉 AI DAY上首次提出Optimus的概(gài)念，并计划在未(wèi)来让人形机器人取(qǔ)代人类(lèi)从事部分危险工作和重复劳动。相比工(gōng)业机器人，人(rén)形机器人的核心在(zài)于与智能(néng)化和类人化，所以智能制造、商业服务和家庭场景可能会(huì)是人形机 器人的主要应用场景。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(zuò)，自2022年发布demo起仅两年，迭代速度(dù)惊(jīng)人。而(ér)在人工智(zhì)能大模型的发展加持下，人形机(jī)器人的“iPhone时刻”有望在不久到来。

　　图7：特(tè)斯拉(lā)Optimus系列机器人迭代历史(shǐ)

　　资料来源：机器之心，源(yuán)达信息(xī)证券研究所

　　国产人形机器人加速迭代。2016年优必选推(tuī)出(chū)Walker原型机，腿部拥有(yǒu)12个自由度，可以完(wán)成行(xíng)走和上下斜坡的动作。2023年优必选推出工业版人(rén)形(xíng)机器人Walker S，身高1.7米(mǐ)，体重60kg，可替换末端执(zhí)行器，搭载41个高(gāo)性能伺(cì)服关节以及(jí)多(duō)维力传感(gǎn)器，机器人自(zì)主运动及决策能力(lì)大幅提高，可在(zài)工业及商(shāng)用场景(jǐng)广泛应用。

　　图8：优必选Walker系列机器人迭代历史(shǐ)

　　资(zī)料来源：优必选(xuǎn)官网(wǎng)，源达信息证券研究所

　　人形机器(qì)人对力(lì)传感器需求明确。以Optimus为例，约(yuē)需要(yào)14个力传感器、14个(gè)力矩传感器和4个六维(wéi)力传(chuán)感器，在 人形机器(qì)人(rén)的腕部和 踝部均(jūn)需配备一个六维力传感(gǎn)器(qì)。

　　人形机器人的商业化推进有望打(dǎ)开(kāi)六维力传感(gǎn)器市场空间。考(kǎo)虑到人形机器人产(chǎn)品成熟度的快速提升(shēng)，我们假设2025年人(rén)形(xíng)机器人正式商业化(huà)，并出货1万套，并在2026/2027年销量(liàng)达5/10万套。同时基于人(rén)形(xíng)机(jī)器人对零部件降本的要求，且六维力(lì)传感器规模放量降低生(shēng)产成本(běn)情况下，假设2025-2027年六维力(lì)传感(gǎn)器价格由2万元降至1万元。则测算下若人形机器人出货量(liàng)达到10万套，则能提供40亿元的六维力传感器市场增量。

　　表4：人(rén)形机(jī)器人(rén)蕴含的巨(jù)大商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算

　　根(gēn)据GGII发(fā)布(bù)的《2024中
国人形机器人产(chǎn)业发展蓝皮书》，预(yù)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(dá)605680台(tái)，GAGR=92.60%。预计人形机器人蕴含的巨大市场潜力将会给六维力传感器行业带来远大市场空间。

　　图11：2024-2030年全球人形机器人销量预测（台）

　　资料来源：GGII，源(yuán)达信息证券(quàn)研究所

　　三、六维力传感器(qì)技术难点：串扰(rǎo)、精度及准(zhǔn)度

　　串扰指标用来衡量多维力传感器各测量(liàng)方向间的(de)耦合影响，可以反映测量误差水平，是体
现产品性能的关键指标之一。比较优(yōu)秀的串(chuàn)扰指标在1%FS左右，2~5%FS比较常见。以六维力传感器(qì)为例。分别对六维力传感器的六个测(cè)量方向精确(què)加载(zài)至各自的
额定载荷，记录(lù)六个方向(xiàng)的(de)测量结果(guǒ)，就做成了这个表格。载荷组1中，仅仅(jǐn)对
Fx方向加载到额定载荷，并且假设(shè)加载方(fāng)向和载荷值是非常(cháng)准确的，所以Fx是100%FS，其它方向是0%FS。表(biǎo)格右(yòu)侧Fy、Fz、Mx、My、Mz的测量结果就是在(zài)Fx作(zuò)用(yòng)下的串扰 。因(yīn)为(wèi)此时Fy、Fz、Mx、My、Mz的理论真值都是0。Fy、Fz、Mx、My、Mz测量结果就体(tǐ)现了Fx对其它五个测量(liàng)方向的耦合(hé)干扰(rǎo)情况。

　　图12：六维力传感器的串扰指标测量

　　资料来源(yuán)：坤维科技公众号，源达信息证券(quàn)研究(jiū)所

　　精度和准度指标(biāo)用于衡量六维力传感器的(de)测量(liàng)误(wù)差水平(píng)。1）多维力传感器(qì)精度衡量的是测量结果之间(jiān)的重复性。其检定(dìng)方法是，在相同环境(jìng)条件下，在
额定载荷范围内，进行多次(cì)重复联合加载相同(tóng)一组载荷后，计算得到的传感器测量值的标准差，并除以(yǐ)量(liàng)程；2）多维(wéi)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。其获得的方(fāng)法是(shì)，对传感器进行多组多维联合加(jiā)载，计算得到的传感器测
量值与所加载(zài)荷理(lǐ)论真值之间的(de)标准
偏差，并除以量(liàng)程(chéng)。

　　图13：六维力传感器(qì)的精度及准度指标(biāo)

　　资(zī)料(liào)来源：坤维科技公众号(hào)，源达信息(xī)证券研究所

　　四、国产企业(yè)在六(liù)维(wéi)力(lì)传感器行业已具(jù)备强(qiáng)竞争(zhēng)力(lì)

　　国产企业已成(chéng)为六维力传感器(qì)主流供应厂商。在国家政策(cè)支持及数年技术追赶下，国产六维力传 感器厂商(shāng)已(yǐ)进(jìn)入业内(nèi)第一梯队，部分产(chǎn)品成为行业标杆。目前国产企业宇立
仪器(qì)、蓝点触控和坤维科技和进口(kǒu)企业ATI进入第一梯队行列，在产品性能 、批量(liàng)化生产能力(lì)和市占率方面均处于行(xíng)业前列(liè)。此外柯力(lì)传感和昊志机电等国产企业均在加大行业投入，未来国产企业将占据六维力传(chuán)感器市场的 绝(jué)大部分，并将主(zhǔ)导产(chǎn)品的降本普及和在人(rén)形机器人中(zhōng)的导入。

　　图14：中国六(liù)维(wéi)力传感器厂商(shāng)梯队分布

　　资料来源：MIR睿
工业，源达信息证券研究所

　　根据共研网数据，国内六(liù)维力(lì)传感器市(shì)场(chǎng)集中度较高，CR5超过50%。其中(zhōng)ATI（美国）份额占比为22.4%、宇立(lì)仪器（中国）占比12.2%、Epson（日本）占比6.4%、蓝(lán)点触控（中国）占比4.8%、坤维科技（中 国）占比4.7%。2023年中(zhōng)国(guó)六维力传感器市(shì)场中外资出货占比仍达67.9%，我们预计未来六维(wéi)力传感器国产(chǎn)企业技术实力及(jí)产品力(lì)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(wǔ)、建议关注

　　1．东华测试

　　东(dōng)华测试是国内力学测试(shì)领域(yù)的领军企业。公司在(zài)力学(xué)性能测试领(lǐng)域积累深厚，实现核心技术自主可控，业务板块可分为结构力(lì)学研究、结构安全性在线监测和防务PHM、民用PHM和电化学工作站四大(dà)板块 。公司主要产品包(bāo)括传感(gǎn)器、测试(shì)分(fēn)析(xī)系(xì)统和软件平台。基于公司力学测(cè)试产(chǎn)品(pǐn)的通(tōng)用性，公司有望向新能源、航天(tiān)航空、工(gōng)业和(hé)人形机
器人等(děng)行业拓展，拓 宽公司成长空间。

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

　　2．柯力传感(gǎn)

　　公司是国内智(zhì)能传感(gǎn)器(qì)行业的领军企业，在(zài)国内(nèi)称重传感器市(shì)场14年市占率(lǜ)保持第一 。公司具备完善的管理(lǐ)价格和生产体系，并保持较高的产品研发投入。目前公司已加(jiā)大了对光栅(zhà)传(chuán)感器、电量传感器、视(shì)觉传感器、激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(rén)形机器(qì)人行业的发展机遇(yù)，捕捉行业发展机(jī)会。

　　截(jié)至(zhì)2024年上(shàng)半年，公司实现营收5．55亿元(yuán)，同比+9.42%；归母净利润(rùn)为1．17亿元，同比-16．57%。2024H1公(gōng)司所持驰诚股份因股(gǔ)票价格波动，导致(zhì)公允价值(zhí)变动损益(yì)-2110.50万元(yuán)，影响公司盈利。后续公司布局的多种物(wù)理量传感器有望迎来收获期，未来业绩增长
空间值得期待。

　　六、投资建议

　　1．建议关注

　　六维力传感器正处于行业(yè)发展的重要(yào)阶段，未(wèi)来人(rén)形机器人的量产将大幅增加(jiā)对六维(wéi)力(lì)传感器的数量需求，并推动六维力(lì)传感器的生(shēng)产成本降低，生产工艺进一步成熟，助力六维力传感器在更多行业(yè)的渗透应用。目前(qián)宇(yǔ)立仪 器、蓝点触控和坤(kūn)维科技等国(guó)产六维力传感器厂商(shāng)已进入国内市(shì)场第一梯(tī)队(duì)；柯力传感、昊志机(jī)电等企业正在加快对该行 业的投入；国内力学测试领军企业东华(huá)测试(shì)在力传感器领(lǐng)域具备自主可控(kòng)的核心技术。未(wèi)来国产(chǎn)公司有望充分受益六维力传感器的行业发展 机(jī)遇。建议关注：东华测试、柯力传感等。

　　2．一致预测(cè)

　　表5：重点公司盈利预测

　　资料来源：Wind一致(zhì)预期（2024/9/13），源(yuán)达信息证券研究所

　　七、风险(xiǎn)提示

　　下游行业(yè)景气度不(bù)及预(yù)期(qī)；

　　行业竞争加(jiā)剧；

　　人形(xíng)机器(qì)人商业化不及预期；

　　在(zài)下游行业导入进度不及预期的(de)风险。

责任编辑：刘(liú)万里 SF014

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