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

　　六(liù)维力传感器是机器人核(hé)心部件
，市场空(kōng)间有望加速扩容

　　六维力(lì)传感(gǎn)器适用于力作用点随机并对测量精度要求较高(gāo)的场景，适合在人形机器(qì)人和协作机器人中应用。人形(xíng)机器人产品加快(kuài)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(de)Optimus Gen2已能完成单腿瑜伽等复杂动作。2023年国 产人形机(jī)器人领军企业优必选推(tuī)出工业版人形机(jī)器人Walker S，可在(zài)工商业(yè)领域精密(mì)作业。根
据MIR睿工业数据，2023年中国六维力传感器市(shì)场规模为(wèi)2.35亿元，同比增长14.3%，并预计在2026-2030年，人形机器人的(de)规模量(liàng)产(chǎn)将显著增加六维力传感器需求，并推动生(shēng)产成本降低，市场有望迎来快速(sù)扩容(róng)期。

　　人形机器(qì)人商业图景远大，推动六维力传感器市场加(jiā)快增长

　　以(yǐ)Optimus为例，约需要14个力传感器、14个力矩传感器和4个六维(wéi)力传感器，在人形(xíng)机器人(rén)的腕部(bù)和踝部均需配(pèi)备(bèi)一个六(liù)维力传感器。考虑到(dào)人形机(jī)器人产品成熟度的快速
提升，我(wǒ)们假设2025年人形机器人(rén)正式(shì)商业化，并出货1万套，并在(zài)2026/2027年销量达(dá)5/10万(wàn)套。同时基于人(rén)形机器人对零部件降本的 要求，且(qiě)六维力传感器规模放量降低生(shēng)产成本情况下，假设(shè)2025-2027年六(liù)维力传(chuán)感器价格 由2万元(yuán)/个(gè)降至1万元/个。则测算下若(ruò)人形机器人出货量达到10万套(tào)，能提(tí)供约40亿元的(de)六维力传感器市场增量。

　　国产公司已 进入行业第一梯队，有(yǒu)望充分受(shòu)益 市场机遇

　　2023年中国六维(wéi)力传感器市(shì)场中，国产厂商份额约占30%。在(zài)国家政策支持及数年技术追赶下(xià)，国产六维力传感器厂商已进入(rù)业内第一梯队，部分产品成为行业标杆。目前宇立仪器、蓝点触控和坤维(wéi)科技进入第一梯队行(xíng)列，产(chǎn)品性能(néng)、批量(liàng)化生(shēng)产能力和市(sh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ì)占率均处于行业(yè)前列(liè)。柯(kē)力传感(gǎn)和昊志机电等上(shàng)市企业(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(zì)主(zhǔ)可控的核心技术。未来国产企业在六维力传感器市场的份额(é)有望继续提升，并(bìng)主导产(chǎn)品(pǐn)的降(jiàng)本普及和(hé)在人形机器(qì)人中的导入。

　　投资建议

　　国(guó)产(chǎn)公司有望充分受益六维(wéi)力传感器的行业发展机遇。建议(yì)关注：东华测试(shì)、柯力传感等
。

　　风险提示

　　下游(yóu)行业(yè)景气度(dù)不及预(yù)期；行业竞争加剧；人形机器人商业化不及(jí)预期；在下游行(xíng)业导入进度不(bù)及预期的风险(xiǎn)。

　　一、六维力
传感器是机器人行业的重要部件

　　传感(gǎn)器是机器人的重要组成部(bù)件，功能类似人的感官。传感器是将被测信号按一定规律(lǜ)转化成输出(chū)信号的器(qì)件，通常由敏感元件和转化元件组成。敏(mǐn)感元件能直接感知或响应被测量(liàng)（输入量）；转化元件能将敏感元件中感知的被测量转换成适合测量的电信号。

　　图1：传感器(qì)的基(jī)本原理

　　资料来源：《机器人(rén)多维力传感 器结构设计(jì)》，源达信息证券研究所

　　力传感器(qì)的测量对象是
力，并将力量(liàng)值转换为相关(guān)电信(xìn)号，包括张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应(yīng)变等力学量。力传感器是机器人感(gǎn)知力的核心器件，常见的力传感(gǎn)器包括一维力传感器、三维力传感器和六维力传感器(qì)。六维力传感器适用于力作用点随机并对测量精度要求(qiú)较高的场 景，适合在人形(xíng)机器人和协作(zuò)机器人中应用。

　　表1：常见的力(lì)传感器类型

　　资料来源：坤维科技官方公众号，源(yuán)达信(xìn)息证券研究所

　　力传感器按原理(lǐ)可分为应变片式、光学式(shì)和(hé)压电/电容(róng)式。目前应变片式仍是主流技术，特点是技术成熟、成本低且(qiě)测量范(fàn)围广，但生产(chǎn)工(gōng)艺较为复杂。目前国内主(zhǔ)流力传感器企业宇(yǔ)立仪器(qì)、坤维科技和蓝点(diǎn)触控等均布局(jú)该力传(chuán)感器技术路线
。

　　表2：力(lì)传感器原理(lǐ)分类及代表企业

　　资料来源(yuán)：GGII，源达信息证券研究所

　　根据(jù)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MIR睿工业数(shù)据，2023年中国六维(wéi)力传感器市场规(guī)模为2．35亿元，同比增(zēng)长14．3%。其中2023-2026年受制于下(xià)游行业应用的不成熟，市场(chǎng)整体规模仍较小；2026-2030年中，人形机器人的大规模量产将显(xiǎn)著增加六维力传感器需求，并(bìng)推动生产成本降低，市场规模有(yǒu)望迎来快速扩容期。

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

　　资料来源：MIR睿工业，源达信息证券研究(jiū)所

　　从六维力传感(gǎn)器下游行业看(kàn)，工业(yè)自(zì)动化是第一(yī)大下游(yóu)应用(yòng)，人形机器人是增速最快的下游应用。其中工业(yè)自动(dòng)化行业中，柔性化产线对(duì)六维力(lì)传感器需求(qiú)保持增(zēng)加，但受制于工艺原因暂(zàn)未大批量使用；人形机器人行业对六维力传感器有确(què)定的大批量需(xū)求，未来伴随人形机器(qì)人的成功量产需求有(yǒu)望进一步增长；汽车行业(yè)中应用已较为成熟，暂未有大型(xíng)新应用场景的出现；此外军(jūn)工、航天航空和医疗等行业对六维力传(chuán)感器(qì)的需求保持稳定增长(zhǎng)。

　　六维力传(chuán)感器的(de)原理可分为应变片、光(guāng)学式和压电/电容(róng)式(shì)。其中(zhōng)应变(biàn)片式(shì)是市场主流，原理(lǐ)是(shì)材料受力产生(shēng)形变，并转化为材料(liào)电阻变化进行测量；光学式是通过光纤、光栅反映(yìng)形变，再转化为力；压电式通过形变改变电荷；电容式通过极距变化改变电压。

　　表3：常见的力传感器类型(xíng)

　　资料来源：《2023年协作机器人产业发展蓝皮书》，源达信(xìn)息证券(quàn)研究所

　　2023年中国六维力(lì)传感器市(shì)场中(zhōng)，国产厂商份(fèn)额约占30%。中国六维(wéi)力传感器市(shì)场格局(jú)较为(wèi)集中，TOP10厂商合计份额达69.5%。其中国外企(qǐ)业如ATI、Epson等(děng)仍(réng)占据较大份额，国外企业合计占国内市场(chǎng)的70%。国(guó)产公司中，宇立仪器市场(chǎng)份额较(jiào)为领先，达38.1%。而蓝点触控、坤维信息和鑫精诚等国产(chǎn)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积极投入该行业，后续市场份额有望提升。

　　二、人(rén)形(xíng)机器人有望推动六维力传感器行业高速发展

　　特斯拉(lā)推动人(rén)形(xíng)机器人商业化加速，Optimus迭代(dài)速度惊(jīng)人。2021年8月，马斯克在特斯拉 AI DAY上(shàng)首次提出Optimus的概念，并计划(huà)在未来让人形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(qì)人，人形机器人的核心在(zài)于与智能(néng)化和(hé)类人化，所以智(zhì)能(néng)制
造、商业服务和家庭场景可能会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(chéng)单腿(tuǐ)瑜伽(gā)等(děng)复杂动作，自2022年发布(bù)demo起仅两年，迭代速(sù)度惊人。而在(zài)人工智能大模型 的发展加持下，人形机器人的“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(shǐ)

　　资料来源：机器之心，源达信息证券研究所

　　国产人形机器人加速迭代。2016年优必选推出Walker原(yuán)型机，腿部拥(yōng)有(yǒu)12个自 由度，可(kě)以完成行走(zǒu)和上下斜(xié)坡(pō)的动作。2023年优必选推出工业版(bǎn)人形机器 人Walker S，身高1.7米(mǐ)，体重60kg，可替换末端执行器，搭载41个高性能(néng)伺(cì)服关节(jié)以及多维
力传感器，机(jī)器人自主运动及决策能力(lì)大幅提高，可在工业及商用场景广泛(fàn)应用。

　　图8：优必选Walker系列(liè)机器人迭代历史

　　资料来源：优必选官网，源(yuán)达信息证券研究所

　　人形机(jī)器人对力(lì)传感器需求明确(què)。以Optimus为例，约需(xū)要(yào)14个力传感器、14个(gè)力矩传感(gǎn)器和4个 六维力传感器(qì)，在人形机器人的腕部和(hé)踝部均需配备一个六维力传感器。

　　人形(xíng)机器人的商业化推进有(yǒu)望(wàng)打开六维力传感器 市场空间。考虑到人形机器人产品成熟(shú)度的快速提升，我们假设(shè)2025年人形机器
人正式商业化，并出货1万(wàn)套，并在2026/2027年(nián)销量达5/10万(wàn)套。同(tóng)时基于人形机器人对零部(bù)件降本的要求，且(qiě)六(liù)维力传感器规(guī)模放量降低生产成本情况下，假设2025-2027年六维力(lì)传感器价格由2万元降至1万元(yuán)。则测算下(xià)若人(rén)形机器人出货量达到10万(wàn)套，则能提供
40亿(yì)元的六维力传感器市(shì)场(chǎng)增量。

　　表4：人(rén)形(xíng)机 器人蕴含的巨大商业想象(xiàng)力有望大大拓(tuò)宽精密减速器市场空间(jiān)

　　资料来源：特斯拉，源达信息证券研究所测算

　　根(gēn)据GGII发布(bù)的《2024中国人形机器人产业发展蓝皮书》，预(yù)计2024年全球人形(xíng)机器人销量(liàng)为11867台，并预计至2030年销量有望达(dá)605680台，GAGR=92.60%。预(yù)计人形机器人(rén)蕴含的巨大市场潜力(lì)将会给(gěi)六(liù)维力传感器行业带来(lái)远大市场空间。

　　图(tú)11：2024-2030年全(quán)球人形机器人(rén)销量预测（台）

　　资料来源：GGII，源达信息证券研究所

　　三(sān)、六维力传感器技(jì)术难点：串扰(rǎo)、精(jīng)度及准度

　　串(chuàn)扰指标用来衡量多(duō)维力传感器各测(cè)量方向间的(de)耦合影响，可以反映测量误 差水平，是体现产品(pǐn)性(xìng)能的关键指标之(zhī)一。比较优秀的串(chuàn)扰指标在(zài)1%FS左右，2~5%FS比较常见 。以六维力传感器为例。分别对六维力传感器的六个测量(liàng)方向精确加载至(zhì)各自的 额定载荷，记录六个方向的测量(liàng)结果，就做(zuò)成了这个表格(gé)。载荷组1中，仅仅对Fx方向加载到额(é)定载荷，并且假设加载方向(xiàng)和载荷值是非常准确的，所以Fx是100%FS，其它(tā)方向是0%FS。表格(gé)右侧Fy、Fz、Mx、My、Mz的(de)测量结果就是(shì)在Fx作(zuò)用下的串扰。因为此时Fy、Fz、Mx、My、Mz的理论真值都是0。Fy、Fz、Mx、My、Mz测量结(jié)果就体现了Fx对其它五(wǔ)个测量方向的耦合干扰情况。

　　图12：六(liù)维力传感器的串扰指标测量

　　资料(liào)来源：坤维科技公众号，源达信息证券研究所(suǒ)

　　精(jīng)度和准度指(zhǐ)标用于衡量六(liù)维力(lì)传感器的测量误差水平。1）多维力传感器(qì)精度衡量的是测量结果之间的重复性。其检定方(fāng)法是，在相同环境条件(jiàn)下，在额定载荷范(fàn)围内，进行(xíng)多次重(zhòng)复联合加载相(xiāng)同一组载荷(hé)后，计算得到的传感器测量值的标准差，并除以量程；2）多(duō)维力传感器准度衡量的是测量结果与理论真值的偏离程(chéng)度。其获得的方法是(shì)，对(duì)传感器进行多组多维联(lián)合加载，计算得到的传感器测量值与所加载荷理论真值之间的标准偏差，并除以量程。

　　图13：六维力传感器的精度(dù)及(jí)准度指标

　　资料来源：坤维科技公众号，源达信息证券研究所

　　四、国产(chǎn)企业在六维力传感器行业(yè)已具备强竞(jìng)争力

　　国产企业已成为六维力传感器主流供应厂
商。在国家政策支持及(jí)数(shù)年技术追赶下(xià)，国产六维力传感器厂商已进入业内第(dì)一(yī)梯队，部分产品(pǐn)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进入第一(yī)梯队行列，在(zài)产品性能(néng)、批量化生产能力(lì)和市占率方面均处于(yú)行(xíng)业前列。此外柯
力(lì)传感和昊志机电等国(guó)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(gǎn)器市场的绝大部分，并将主导产品的降本普及和在人形机器人中的导入。

　　图14：中国(guó)六维力(lì)传感器厂商梯队分布

　　资料来源：MIR睿工业，源
达信息证券(quàn)研究所

　　根据共研网数据(jù)，国内六维力传感器市场集(jí)中度较高，CR5超过50%。其中ATI（美国）份额占比为22.4%、宇立仪(yí)器(qì)（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(kē)技(jì)（中国）占比4.7%。2023年中国六维(wéi)力传感器市场中外资出货占比仍(réng)达67.9%，我们预计未来六维力传(chuán)感器国产企业技术实力及产品力 进一步提升下，2024-2027年内资出货占比有望从34.7%提升至54.7%。

　　五、建议关注

　　1．东(dōng)华测试

　　东华测试是国内力学(xué)测试领域的领军(jūn)企业(yè)。公司在力学性能测试领域积累深厚，实(shí)现核心(xīn)技术自(zì)主可控，业务板块可(kě)分为结构力学研究、结构安全(quán)性在线监测和防务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(gǎn)器、测试分析系统和软(ruǎn)件平台。基于公司(sī)力学测试产(chǎn)品的
通用性，公司有望向新能源、航(háng)天航空、工业(yè)和人形机器人等行业拓展，拓宽公(gōng)司成长空(kōng)间。

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

　　2．柯(kē)力传感

　　公司是国内智能传感器(qì)行业的领军企业，在国内称重传感器市场14年市占率保持第一(yī)。公司具(jù)备完善的管理价格和生产
体系，并保持较高的产品研发投入。目前公司已加大了对光栅传感器、电量传感器(qì)、视觉传感器、激光传感(gǎn)器等多种
物理量(liàng)传感器的投入，并重视六维力(lì)传感器在人形
机器人行业的(de)发展机遇，捕捉行(xíng)业发展机会。

　　截
至2024年上(shàng)半年，公司实现营收(shōu)5．55亿元，同比(bǐ)+9.42%；归(guī)母净利润为1．17亿元，同比-16．57%。2024H1公司(sī)所持驰诚股份因股(gǔ)票价格(gé)波(bō)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(wù)理量传感器有望迎来收获期，未来(lái)业绩增长空间值得期(qī)待(dài)。

　　六、投资建议

　　1．建议关注(zhù)

　　六维(wéi)力(lì)传感(gǎn)器(qì)正处于行(xíng)业发(fā)展的重要阶段，未来(lái)人形机器人的量(liàng)产将大幅增加对六维力传感器的数量需(xū)求，并推动六(liù)维力传(chuán)感器的生产成本降低，生产工(gōng)艺进一步成熟，助力六维力传感器在更多行业的渗透 应用。目前宇立仪器、蓝点触控和(hé)坤维科技等国产六维力传感器厂商已进入国内市场
第一梯队；柯力传感、昊志机电等企业正在加快对(duì)该行业的投入；国内力学测试(shì)领(lǐng)军企业东华测试在力传(chuán)感器领域具备(bèi)自主(zhǔ)可控的核心技术。未(wèi)来(lái)国产(chǎn)公(gōng)司有(yǒu)望充(chōng)分受(shòu)益六维力传感器的行业发展机遇。建议(yì)关(guān)注：东华测试、柯力传感等。

　　2．一致预测

　　表5：重点 公司盈(yíng)利预测

　　资(zī)料(liào)来源：Wind一致预期（2024/9/13），源达信息证券研(yán)究所

　　七、风(fēng)险提示

　　下游行业景气度不及预期；

　　行业(yè)竞(jìng)争加剧；

　　人形机(jī)器人(rén)商业化不及预期；

　　在(zài)下游行业(yè)导入进度不及预(yù)期(qī)的风险。

责任编辑：刘万里 SF014

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