Optimus 迭代升級(jí)，國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人加速跟進(jìn)

　　特斯拉人形機(jī)器人再進(jìn)化，視覺(jué)識(shí)別能力+平衡性進(jìn)一步提升。2023 年 9 月 24 日，特斯拉分享了 Optimus 相關(guān)視頻，展示了人形機(jī)器人擎天柱執(zhí)行各種任務(wù)，包括做瑜伽和自動(dòng)按顏色對(duì)方塊進(jìn)行分類：1)Optimus 能以類似人類的速度分類物體，識(shí)別物品的不同顏色，當(dāng)人類干預(yù)任務(wù)增加復(fù)雜性時(shí)，Optimus 能夠快速適應(yīng)這種變化并成功完成任務(wù);2) Optimus 也能做出需要單腿站立并伸展四肢的瑜伽姿勢(shì)，展示其平衡性和靈活性，根據(jù)視頻，擎天柱現(xiàn)在具備自我校準(zhǔn)手臂和腿的能力。

　　國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)加速。在“具身智能”的浪潮下，國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化加速，多家企業(yè)公布人形機(jī)器人落地場(chǎng)景規(guī)劃或預(yù)期應(yīng)用場(chǎng)景。從展示成果來(lái)看，國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人迭代迅速，有望逐步接近特斯拉人形機(jī)器人性能。

　　智元機(jī)器人：比亞迪加持，商業(yè)落地更進(jìn)一步。智元機(jī)器人 2023 年 2 月成立，高瓴創(chuàng)投、BV 百度風(fēng)投、奇績(jī)創(chuàng)壇、經(jīng)緯中國(guó)等知名投資機(jī)構(gòu)參投。公司在 AI+機(jī)器人融合方面具有獨(dú)到優(yōu)勢(shì)，8 月發(fā)布首款機(jī)器人?？傆?jì)不過(guò)半年時(shí)間研發(fā)出一臺(tái)可以穩(wěn)定行走的機(jī)器人，公司機(jī)器人迭代進(jìn)展迅速。2023 年 8 月，比亞迪投資智元機(jī)器人，我們認(rèn)為比亞迪投資智元機(jī)器人，有望驅(qū)動(dòng)人形機(jī)器人在汽車工廠等應(yīng)用場(chǎng)景率先落地，進(jìn)一步加速國(guó)產(chǎn)機(jī)器人進(jìn)程。

　　智元“具身智腦”加持下，機(jī)器人的智能水平和工作效率進(jìn)一步提升。智元機(jī)器人 EI-Brain 的設(shè)計(jì)中，上層大模型聚焦于具體的感知決策和計(jì)劃生成，不用依賴于具體的機(jī)器人載體硬件;下層視控模型和運(yùn)控算法聚焦于底層在具體場(chǎng)景的特定動(dòng)作執(zhí)行，不用決策整個(gè)任務(wù)如何完成。超腦、大腦與小腦、腦干能夠相互解耦，不用相互依賴，實(shí)現(xiàn)了具身智能系統(tǒng)的層級(jí)劃分，提升了機(jī)器人的智能水平和工作效率，使其在完成復(fù)雜任務(wù)、泛化任務(wù)時(shí)，更加得心應(yīng)手。

　　自研關(guān)節(jié)電機(jī)和機(jī)器人靈巧手，有望進(jìn)一步降低成本。智元也實(shí)現(xiàn)了核心關(guān)節(jié)的自研—— PowerFlow 關(guān)節(jié)電機(jī)，關(guān)節(jié)電機(jī)峰值扭矩超過(guò) 350NM，重量?jī)H為 1.6KG;手部方面，自研靈巧手，擁有 12 個(gè)主動(dòng)自由度，5 個(gè)被動(dòng)自由度，所有驅(qū)動(dòng)都是內(nèi)置的，成本可以控制在 1 萬(wàn)元以下。此外，指尖集成了基于視覺(jué)的指尖傳感器，可以分辨操作物的顏色、形狀、材質(zhì)，同時(shí)可以基于算法的數(shù)據(jù)融合，壓力傳感器可以達(dá)到近似觸覺(jué)的效果。我們認(rèn)為公司通過(guò)自研核心關(guān)節(jié)，有望進(jìn)一步降低成本，達(dá)到成本 20 萬(wàn)以下的目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)、低成本制造。

　　智元機(jī)器人有望在工業(yè)場(chǎng)景率先落地。目前智元機(jī)器人已經(jīng)和多家頭部制造業(yè)服務(wù)企業(yè)對(duì)接，人形機(jī)器人商業(yè)化落地有望加速。工業(yè)場(chǎng)景方面，公司面向 3C 電子、汽車裝備等不同場(chǎng)景，訓(xùn)練了諸如擰螺絲等多種動(dòng)作;家庭場(chǎng)景方面，智元機(jī)器人對(duì)機(jī)器人有廚子、保姆、醫(yī)護(hù)三種角色期待。

　　華為加持，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人 AI+智能控制方向有望突破

　　人形機(jī)器人通用化需要提升軟件性能。通用化人形機(jī)器人是硬軟結(jié)合的智能體，從硬件方面來(lái)看，隨著國(guó)內(nèi)零部件廠商的布局和機(jī)器人廠商的產(chǎn)業(yè)鏈整合，硬件性能有望逐年提高，在成本方面逐漸接近主機(jī)廠量產(chǎn)需求。而目前人形機(jī)器人展示來(lái)看，機(jī)器人運(yùn)控性能和智能水平依然有較大提升空間，目前軟件難以完全發(fā)揮硬件性能。人形機(jī)器人需要理解任務(wù)需求，并進(jìn)行自主規(guī)劃動(dòng)作是邁向通用化的關(guān)鍵。

　　任務(wù)級(jí)交互+時(shí)效性是機(jī)器人控制難點(diǎn)。一般而言，機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候，需要通過(guò)傳感器去感知周邊環(huán)境情況，收集圖像、語(yǔ)音信息，之后通過(guò)自身處理器和 AI 大模型去理解任務(wù)，再將任務(wù)拆分成可以執(zhí)行的步驟。機(jī)器人本身通過(guò)機(jī)器訓(xùn)練等具有一定技能集合，這些可執(zhí)行 步驟經(jīng)由機(jī)器人具體執(zhí)行，轉(zhuǎn)換為各個(gè)部件傳統(tǒng)運(yùn)控系統(tǒng)可執(zhí)行的信號(hào)。但這些任務(wù)級(jí)交互需要較高的 AI 大模型決策能力和理解能力;同時(shí)，對(duì)任務(wù)拆解-運(yùn)控規(guī)劃的時(shí)效性也具有一定要求，需要機(jī)器人與環(huán)境交互時(shí)更快、更精確地執(zhí)行任務(wù)，這意味著大模型效率需要進(jìn)一步提升。

　　大模型可賦能機(jī)器人感知、決策、執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景應(yīng)用的突破，期待大模型賦能國(guó)內(nèi)人形機(jī) 器人行業(yè)。“預(yù)訓(xùn)練+微調(diào)”大模型能顯著降低 AI 工程化門檻，通過(guò)海量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)應(yīng)用后，預(yù)訓(xùn)練大模型具有較好的通用性和泛用性。對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，細(xì)分場(chǎng)景的應(yīng)用可以通過(guò)小樣本學(xué) 習(xí)+大模型獲得較好的效果。機(jī)器人“智”的體現(xiàn)在于環(huán)境感知、智能決策和執(zhí)行控制，其中智能決策指機(jī)器人具備獨(dú)立自主解決問(wèn)題的能力，通過(guò)感知理解行為環(huán)境，在與環(huán)境的交互中積累經(jīng)驗(yàn)，形成在復(fù)雜環(huán)境中安全高效地執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的能力，而這也是未來(lái)智能機(jī)器人的關(guān) 鍵技術(shù)突破點(diǎn)。從國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展來(lái)看，國(guó)內(nèi)企業(yè)較為擅長(zhǎng)在硬件層面降本+提升性能，軟件層面尤其是 AI 大模型架構(gòu)調(diào)整、算力提升是相對(duì)短板，軟件層面上的優(yōu)化迭代期待國(guó)內(nèi)科技公司的參與和賦能。

　　華為入局，平臺(tái)賦能有望加速國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人落地。2023 年 6 月，華為成立東莞極目機(jī)器有限公司，正式入局機(jī)器人領(lǐng)域。9 月，華為在《華為云機(jī)器人平臺(tái)，攜手共創(chuàng)具身智能未來(lái)》的專題演講中，探討了未來(lái)將如何探索具身智能，打造智能機(jī)器人，迎接下一個(gè) AI 浪潮。在專利技術(shù)方面，華為也擁有相關(guān)儲(chǔ)備，包括《一種人機(jī)對(duì)話的系統(tǒng)和方法》《一種機(jī)器人手臂及機(jī)器人》等。我們認(rèn)為，華為有望通過(guò)云機(jī)器人平臺(tái)入局人形機(jī)器人，加上盤古大模型的加持，有望賦能機(jī)器人賽道，加速國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人項(xiàng)目落地。華為未來(lái)在人形機(jī)器人領(lǐng)域的參與方式，我們認(rèn)為可以參考華為入局汽車行業(yè)的方式進(jìn)行探討。我們認(rèn)為華為入局汽車行業(yè)由參與程度從淺到深，分別對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)零部件模式/HI 模式/智選模式：1) 標(biāo)準(zhǔn)零部件模式：華為向車企提供激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等零部件以及一些電控解決方案，合作參與度較低;2)HI 模式：合作企業(yè)包括北汽極狐 HI 版、長(zhǎng)安阿維塔 11 等，用華為全棧的智能汽車解決方案，合作參與度較高，華為通過(guò)計(jì)算和通訊架構(gòu)等方式賦能車企;3) 智選模式：華為不僅提供全棧智能汽車解決方案，還做整車的產(chǎn)品定義，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造工藝設(shè)計(jì)，用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品市場(chǎng)營(yíng)銷和產(chǎn)品銷售。在智選模式中，車企負(fù)責(zé)的部分只 是傳統(tǒng)的機(jī)械工程、底盤調(diào)校和工廠的生產(chǎn)制造。目前的合作者是賽力斯。

　　人形機(jī)器人是 0-1 的過(guò)程，華為剛開始通過(guò)云平臺(tái)方式入局，類似于華為 HI 模式，同時(shí)自身也在布局零部件相關(guān)技術(shù)，我們認(rèn)為未來(lái)有望復(fù)制入局造車的模式，前期對(duì)部分國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人企業(yè)采用零部件、云平臺(tái)賦能方式，等到人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步成熟后，有望采用智選模 式，參與人形機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)等更多流程。

　　2、傳感器：機(jī)器人控制感知層核心零部件

　　“自動(dòng)化”向“智能化”躍進(jìn)，傳感層迎新機(jī)

　　機(jī)器人“自動(dòng)化”向真正的“智能化”逐步突破，傳感器有望受益。參考甲子光年智庫(kù)，機(jī)器人智能水平可以分為 L0-L5，目前處于 L3-L4 發(fā)展階段：1) 第一代為程序控制機(jī)器人(L1-L2):通過(guò)編程或示教將動(dòng)作指令輸入機(jī)器人中，只能刻板地完成程序規(guī)定的動(dòng)作，一旦環(huán)境情況略有變化，機(jī)器人的工作就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題; 2)第二代為自適應(yīng)機(jī)器人(L3):配備視覺(jué)、聲音、力度等傳感器，能據(jù)傳感器獲得的信息對(duì)環(huán)境有基礎(chǔ)感知，并實(shí)時(shí)調(diào)整工作狀態(tài);3) 第三代為智能機(jī)器人(L4-L5):擁有更豐富的傳感器和更高的智能水平，不僅能獲取并處理外部綜合信息，甚至能據(jù)此自己制定行動(dòng)目標(biāo)，其智能主要體現(xiàn)在感知交互、獨(dú)立決策、自我優(yōu)化三個(gè)方面。

　　機(jī)器人作為高度集成的機(jī)器，需要應(yīng)用很多傳感器，包括從光學(xué)編碼器、電流傳感器到慣性傳感器、攝像頭以及激光雷達(dá)(LiDAR)等。根據(jù)感知的數(shù)據(jù)，機(jī)器人傳感器主要可以分為兩大類：本體感知傳感器和外部感知傳感器。

　　人形機(jī)器人對(duì)傳感器需求量有望提升。我們認(rèn)為人形機(jī)器人的加速落地，有望帶動(dòng)相關(guān)傳感器需求：1)與人類感官類似，人形機(jī)器人通過(guò)傳感器獲得周圍環(huán)境信息，按照不同的設(shè)計(jì)需求，可能有觸覺(jué)、平衡、視覺(jué)、聽覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)等多種需求以適應(yīng)不同工作環(huán)境;2)人形機(jī)器人應(yīng)用傳感器較多，市場(chǎng)潛在空間大，量產(chǎn)后有望帶動(dòng)傳感器需求。

　　力矩傳感器：機(jī)器人力控關(guān)鍵部件

　　機(jī)器人為了完成一些復(fù)雜、精細(xì)的作業(yè)，需要對(duì)應(yīng)傳感器為機(jī)器人的力控制和運(yùn)動(dòng)控制提供力信息，從而滿足對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)運(yùn)控過(guò)程的柔順化、智能化。因此，在機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域，力矩傳感器應(yīng)用廣泛。力矩傳感器可以將力/力矩的量值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，能夠?qū)C(jī)械部件的旋轉(zhuǎn)扭矩進(jìn)行感知，具有精度相對(duì)較高、可靠性好等優(yōu)勢(shì)。

　　按照測(cè)量方式，力傳感器可以分為一維、多維(三維、六維)傳感器。1)一維傳感器：可以測(cè)一個(gè)方向的力。2)三維傳感器：測(cè)三個(gè)正交方向的力。如果力的方向隨機(jī)變化，但力的作用點(diǎn)保持不變，并且與傳感器的標(biāo)定參考點(diǎn)重合，可以使用三維傳感器。3)六維傳感器：六維傳感器可同時(shí)測(cè)量沿三個(gè)坐標(biāo)軸方向的力和繞三個(gè)坐標(biāo)軸方向的力矩。

　　六維力測(cè)量維度高，可以安裝在傳統(tǒng)機(jī)器人底座或者末端位置。目前，六維力傳感器主要用于檢測(cè)、預(yù)防、控制、示教、測(cè)量、保護(hù)等場(chǎng)景，通常安裝在機(jī)器人的底座或者末端，可以提供應(yīng)用過(guò)程中的力交互信息。隨著智能制造和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，精度較高的六維力傳感器未來(lái)潛在市場(chǎng)空間大。

　　按照敏感元件感應(yīng)機(jī)理的不同，可以將六維力/力矩傳感器分為以下三種：應(yīng)變片式、光學(xué)式和壓電/電容式。1)電阻應(yīng)變式的力敏感原理是應(yīng)變片-電阻效應(yīng)，通常采用的是硅應(yīng)變片或金屬箔，將力以相應(yīng)的應(yīng)變片電阻阻值的變化進(jìn)行輸出;2)光學(xué)測(cè)量應(yīng)變的方法較多，其中 基于光纖布拉赫光柵(FBG)的光纖式的力傳感器最為常見。其原理是通過(guò)光纖、光柵反映形變，再轉(zhuǎn)化成力;3)壓電式是基于壓電材料的壓電效應(yīng)進(jìn)行測(cè)力，原理是敏感元件材料受到機(jī)械力而產(chǎn)生變形時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，使得敏感元件相對(duì)的兩個(gè)表面出現(xiàn)等量的相反電荷， 通常用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。電容式則是通過(guò)極距的變化導(dǎo)致電壓的變化實(shí)現(xiàn)力的測(cè)量。

　　參考宋逸等的《一種低耦合高精度六維力傳感器設(shè)計(jì)及應(yīng)用》，六維力傳感器的難度在其研發(fā)設(shè)計(jì)上，技術(shù)難點(diǎn)主要在于六維力矩傳感器彈性體的設(shè)計(jì)、兼顧優(yōu)良的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的需要以及低維間耦合。它不是三個(gè)一維力傳感器和三個(gè)扭矩傳感器結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單疊加，它的非線性力學(xué)特性明顯，要考慮多通道信號(hào)的溫漂、蠕變、交叉干擾、數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，再加之六維聯(lián)合加載標(biāo)定的復(fù)雜性，六維力傳感器的技術(shù)難度可謂是一維力傳感器難度的六次方。

　　1) 參考韓明的《靈巧手指尖六維力傳感器的設(shè)計(jì)》，彈性體是整個(gè)六維力傳感器的核心元件，也是設(shè)計(jì)和加工制造的難點(diǎn)。參考王國(guó)泰等的《六維力傳感器發(fā)展中的幾個(gè)問(wèn)題》，彈性體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響傳感器的靈敏度、剛性、動(dòng)態(tài)性能、維間耦合等最關(guān)鍵的因素，也影響彈性體加工的難易程度和制造成本。

　　2)暫無(wú)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，算法仍需改進(jìn)。在實(shí)際的力/力矩測(cè)量過(guò)程中，被測(cè)信號(hào)大多是動(dòng)態(tài)信號(hào)，如機(jī)器人打磨拋光時(shí)的接觸力、物體高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的稱重和炮彈發(fā)射過(guò)程時(shí)的后座力等信號(hào)，這些信號(hào)屬于快速時(shí)變信號(hào)，動(dòng)態(tài)性能較差的傳感器很難跟蹤測(cè)量這些信號(hào)。

　　3)維間耦合誤差無(wú)可避免。參考王鏡森的《多維力傳感器模型辨識(shí)與動(dòng)態(tài)解耦方法的研究》和王志軍等的《基于多項(xiàng)式擬合的六維力傳感器解耦算法研究》，在理想狀態(tài)下，在單一方向的力作用下，多維力傳感器應(yīng)該僅在單一方向力對(duì)應(yīng)的輸出通道上才有輸出，其他通道的輸出不應(yīng)受到這個(gè)力的影響，但由于受到機(jī)械結(jié)構(gòu)原理、機(jī)械加工誤差、應(yīng)變片粘貼位置以及系統(tǒng)標(biāo)定方式的影響，任何類型的六維力傳感器均會(huì)不可避免地產(chǎn)生耦合誤差。維間耦合的存在使多維力傳感器動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)受到明顯影響。

　　六維力傳感器在機(jī)器人發(fā)展中不可或缺。參考孫賀男的《足式機(jī)器人用新型六維力/力矩傳感器設(shè)計(jì)與分析》，在傳統(tǒng)機(jī)器人領(lǐng)域，在軸孔裝配或打磨等與外界環(huán)境之間存在力的接觸的工作中，往往不僅需要對(duì)機(jī)器操作臂進(jìn)行位置控制，還需要進(jìn)行力控制。所以這類工業(yè)機(jī)器人的 末端操作器上一般都需要裝有六維力/力矩傳感器，以對(duì)機(jī)器人操作臂與外界環(huán)境之間的接觸力和力矩進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和反饋。

　　人形機(jī)器人有望催化六維力傳感器應(yīng)用。2022年，ChatGPT橫空出世，具身智能再次被提起，為機(jī)器人的發(fā)展帶來(lái)新的想象空間。具身智能使得人工智能具備環(huán)境的感知交互能力，屆時(shí)人形機(jī)器人將成為具身智能算法的重要載體;2023 年，特斯拉新款 Optimus 人形機(jī)器人完成了電機(jī)扭矩控制、環(huán)境探測(cè)與記憶等復(fù)雜任務(wù)，在力控方面表現(xiàn)得更加精確靈敏。未來(lái)，人形機(jī)器人將通過(guò)配備(AI、視覺(jué)、力覺(jué)等)傳感器，呈現(xiàn)出多信息融合(觸覺(jué)、力覺(jué)和視覺(jué)等)的力控實(shí)行形式，將為六維力傳感器在人形機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用帶來(lái)較大的發(fā)展空間。

　　人形機(jī)器人發(fā)展有望催化電子皮膚加速落地。電子皮膚是一種人工智能皮膚，由多個(gè)傳感器組成，模仿人類皮膚的觸覺(jué)能力。它可以用于機(jī)器人、假肢等，賦予它們觸覺(jué)能力，并且可以測(cè)量體內(nèi)和環(huán)境的各種參數(shù)。電子皮膚可以賦予機(jī)器人類似人類皮膚的感知力，人形機(jī)器人的發(fā)展有望加速電子皮膚的產(chǎn)業(yè)化落地。

　　靜待工藝成熟，看好電子皮膚在人形機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用潛力。目前電子皮膚仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，在成本、感知性能上依然有較大提升空間，具體來(lái)說(shuō)有以下難點(diǎn)：1)在材料層面，需要具有類似組織的機(jī)械性能及在生理環(huán)境中的優(yōu)異穩(wěn)定性;2)在器件層面，需要使用具有出色電子特性的低工作電壓(例如高電荷載流子遷移率和低亞閾值擺幅)進(jìn)行安全高效的機(jī)體操作;3) 在系統(tǒng)層面，需要具有足夠晶體管數(shù)量、邏輯深度和功能復(fù)雜性的信號(hào)調(diào)理電路;4)在應(yīng)用層面，柔軟的電子皮膚需要感官信息的仿生編碼和設(shè)備生物界面的神經(jīng)形態(tài)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)自然感覺(jué)和低功耗。

　　人形機(jī)器人有望打開六維力傳感器市場(chǎng)空間

　　全球力傳感器市場(chǎng)預(yù)計(jì)將持續(xù)增長(zhǎng)，歐美等地區(qū)仍占主要份額。2022 年全球力傳感器市場(chǎng)規(guī)模為 26 億美元，根據(jù) Research and Markets 預(yù)測(cè)，2028 年全球力傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 35 億美元，2022-2028 年間的復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)為 5.08%;對(duì)工廠自動(dòng)化和制造過(guò)程高精度的需求不斷上升是推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一。面對(duì)工業(yè)自動(dòng)化以及越來(lái)越復(fù)雜精細(xì)的作業(yè)要求，傳感器的需求不斷上升，助推了全球力傳感器市場(chǎng)的增長(zhǎng);而歐美等企業(yè)對(duì)傳感器的研發(fā)起步較早，具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在全球市場(chǎng)中也占據(jù)著主要份額。

　　中國(guó)工業(yè)傳感器市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大，呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展空間。隨著工業(yè) 4.0 時(shí)代和工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，對(duì)于工業(yè)傳感器的需求將進(jìn)一步提升;根據(jù) statista 預(yù)測(cè)，中國(guó)工業(yè)傳感器市場(chǎng)將在 2025 年達(dá)到 60.07 億元。在市場(chǎng)份額方面 2022 年全球工業(yè)傳感器市場(chǎng)中，壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器等主要類型傳感器的市場(chǎng)份額分別為 22.1%、17.2%和 15.8%。

　　目前六維力/力矩傳感器尚未形成明顯規(guī)模效應(yīng)，未來(lái)有望進(jìn)入高速成長(zhǎng)期。2022 年中國(guó)市場(chǎng) 六維力/力矩傳感器銷量 8360 套，其中機(jī)器人行業(yè)銷量 4840 套，六維力/力矩傳感器市場(chǎng)規(guī)模 2.39 億元，其中機(jī)器人行業(yè)六維力/力矩傳感器市場(chǎng)規(guī)模 1.56 億元;隨著 AI 技術(shù)的不斷升級(jí)，人形機(jī)器人落地將進(jìn)一步加速，對(duì)于六維力/力矩傳感器的需求量也將進(jìn)一步提升。根據(jù)高工機(jī)器人預(yù)測(cè)，到 2027 年中國(guó)市場(chǎng)六維力/力矩傳感器銷量有望突破 84,000 套，復(fù)合增長(zhǎng)率超 過(guò) 60%，其中機(jī)器人行業(yè)銷量有望突破 42,000 套，六維力/力矩傳感器市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò) 15 億元，復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò) 45%;隨著入局者的持續(xù)增加，疊加下游細(xì)分市場(chǎng)認(rèn)知的逐年提升以及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，六維力和力矩傳感器市場(chǎng)有望加速擴(kuò)大。

　　從國(guó)內(nèi)格局來(lái)看，當(dāng)前市場(chǎng)較集中，我國(guó)傳感器行業(yè)第一梯隊(duì)企業(yè)占據(jù)了國(guó)內(nèi)傳感器市場(chǎng)大部分份額。根據(jù) 2022 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷量口徑看，ATI，宇立儀器、坤維科技、鑫精誠(chéng)位于第一梯隊(duì)，各家廠商下游應(yīng)用的側(cè)重有所差異。ATI 作為全球龍頭，布局傳感器市場(chǎng)較早，應(yīng)用領(lǐng)域更廣;宇立在工業(yè)機(jī)器人磨拋行業(yè)和汽車碰撞測(cè)試行業(yè)應(yīng)用更多;坤維科技在協(xié)作機(jī)器人、醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人、醫(yī)療檢測(cè)機(jī)器人和康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域具備明顯優(yōu)勢(shì);鑫精誠(chéng)在機(jī)器人行業(yè)和醫(yī)療行業(yè)也有布局;其余中小企業(yè)的產(chǎn)品主要集中在中低端領(lǐng)域。

　　受益于機(jī)器人市場(chǎng)需求催化，中國(guó)六維力/力矩傳感器市場(chǎng)近年來(lái)入局者逐年增加，但受限于該領(lǐng)域的高技術(shù)壁壘，真正具備批量化產(chǎn)品供應(yīng)能力的廠商依然偏少。從布局上來(lái)看，不同 地區(qū)的六維力廠商呈現(xiàn)出不同的配套特點(diǎn)。日韓地區(qū)六維力/力矩傳感器廠商主要配套當(dāng)?shù)貦C(jī) 器人本體廠商，其中，韓國(guó)企業(yè) Robotous、Aidin Robotics 主要合作廠商包括 Doosan Robotics、Neuromeka 和Rainbow Robotics;日本企業(yè) Sintokogio 和 WACOH-TECH 主要合作廠商包括發(fā)那科、電裝、三菱、那智不二越、安川等;歐美地區(qū)六維力/力矩傳感器廠商可分為 兩類：一類是傳統(tǒng)的傳感器生產(chǎn)商，包括 ATI、Bota Systems AG、ME-Meßsysteme GmbH、AMTI、 Kistler 等;另一類是全球知名的機(jī)器人末端工具生產(chǎn)商，主要有 SCHUNK、OnRobot、Robotiq 等，歐美地區(qū)廠商合作企業(yè)以協(xié)作機(jī)器人本體廠商為主，主要包括優(yōu)傲機(jī)器人、達(dá)明機(jī)器人和歐姆龍等。

　　目前，國(guó)產(chǎn)六維力/力矩傳感器與外資主流傳感器在靈敏度、串?dāng)_、抗過(guò)載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。一直以來(lái)，像六維力傳感器這類機(jī)器人核心零部件，海外廠商處于強(qiáng)勢(shì)地位。在產(chǎn)品性能指標(biāo)里，準(zhǔn)度、精度、分辨率等是比較重要的指標(biāo)，而在準(zhǔn)度方面，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)已經(jīng)可以對(duì)標(biāo)國(guó)外龍頭企業(yè)。

　　機(jī)器視覺(jué)：“具身智能”核心感官之一

　　機(jī)器視覺(jué)技術(shù)逐漸從 2D 向 3D 演進(jìn)。3D 視覺(jué)和 2D 視覺(jué)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域兩個(gè)重要的分支，它們?cè)跀?shù)據(jù)處理、視覺(jué)感知和應(yīng)用領(lǐng)域等方面有著顯著的差異。相比 2D 視覺(jué)，3D 視覺(jué)理的處理對(duì)象是三維立體空間中的物體和場(chǎng)景，對(duì)物體和場(chǎng)景的理解更加準(zhǔn)確和全面，它可以通過(guò)深度圖或點(diǎn)云數(shù)據(jù)來(lái)獲取物體的距離和三維坐標(biāo)信息。這使得它可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行物體的定位、測(cè)量和重建，在機(jī)器人導(dǎo)航、三維重建等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，由于處理復(fù)雜度較高，3D 視覺(jué)通常需要更強(qiáng)大的計(jì)算能力和復(fù)雜的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　3D 視覺(jué)技術(shù)較多，主要有 ToF (Time-of-Flight)、雙(多)目視覺(jué)、結(jié)構(gòu)光等。目前人形機(jī) 器人主要采用的方案是多目視覺(jué)、TOF。1) ToF 可用于測(cè)量距離以獲得深度數(shù)據(jù)。集成在相機(jī)中的光源可發(fā)出光脈沖照射到物體上，物體將光脈沖反射回相機(jī)。根據(jù)光脈沖所需的時(shí)間，可以確定被測(cè)物每個(gè)點(diǎn)與相機(jī)的距離信息，從而得到深度值。與其他 3D 相機(jī)相比，ToF 相機(jī)更為經(jīng)濟(jì)、精巧和簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)輕松安裝和集成。不過(guò)，ToF 相機(jī)僅在特定環(huán)境條件下和定義的測(cè)量范圍內(nèi)，才能提供理想 的采集結(jié)果。2)雙(多)目視覺(jué)的工作原理與人眼類似。其 3D 原理是使用兩(多)臺(tái) 2D 相機(jī)從不同視角 拍攝同步的圖像，從而獲得深度信息。為了計(jì)算3D數(shù)據(jù)，必須知道兩(多)臺(tái)相機(jī)之間的相對(duì)位置(外部參數(shù))，然后使用適配算法在左右圖像中搜索相應(yīng)的像素，最后借助校準(zhǔn)值，就可以將場(chǎng)景或物體的深度圖像生成為點(diǎn)云。對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的表面，由于雙目視覺(jué)方法在兩個(gè)圖像中拍攝到的相應(yīng)特征不足，因此無(wú)法從中計(jì)算出三維信息。3) 與雙目視覺(jué)技術(shù)不同，結(jié)構(gòu)光技術(shù)需要將其中一臺(tái)相機(jī)替換為條紋光投影儀。它會(huì)投影具有正弦強(qiáng)度曲線的各種條紋狀圖案，從而在表面上創(chuàng)建系統(tǒng)已知的人造結(jié)構(gòu)。在表面上投影的條紋變形可用于計(jì)算3D信息，并獲得更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。具備結(jié)構(gòu)光功能的芯片在近距離內(nèi)可實(shí)現(xiàn)較高的精度。使用結(jié)構(gòu)光方法時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的計(jì)算負(fù)載，它需要逐張采集和分析多個(gè)圖像，不適用于移動(dòng)的物體。

　　3D 機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)空間有望逐步打開。根據(jù) GGII 預(yù)測(cè)，至 2025 年我國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 到 468.74 億元，其中，2D 視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò) 360 億元，3D 視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò) 100 億元。未來(lái)隨著人形機(jī)器人的落地，整體市場(chǎng)有望維持較高增速。

　　國(guó)產(chǎn)替代提速，國(guó)內(nèi)品牌有望受益 3D 視覺(jué)放量。從內(nèi)外資品牌份額來(lái)看，根據(jù) GGII 數(shù)據(jù)， 2021 年國(guó)產(chǎn)品牌機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)份額占比 58.43%，進(jìn)口替代進(jìn)程開始提速。國(guó)內(nèi)各大廠商市場(chǎng)份額保持較高水平，?？怠⑷A睿等國(guó)內(nèi)廠商市場(chǎng)地位有望逐步確立。