人形机器人量产迫在眉睫,哪些传感器轨迹值得关注?

小夏 科技 更新 2024-01-29

昨日,马斯克通过社交平台X发布了第二代人形机器人擎天柱Gen2的产品演示,预计将在本月内正式发布。

值得注意的是,擎天柱Gen2将搭载特斯拉研发的多款传感器组件,带来11个自由度的灵巧手、触觉感应、多维力感应等传感能力。 受此消息影响,中国A股市场上的多款人形机器人概念传感器产生联动效应,汉威科技、科力传感等企业一度涨到极限。

据马斯克称,擎天柱人形机器人预计将在2年内量产,特斯拉的人形机器人计划在未来十年内拥有500万台的产能。 按 2. 量产后以5万美元的单价计算,未来3-5年市场空间将超过100亿美元,十年后市场空间将超过1000亿美元。

无独有偶,优必选近日通过了港交所上市听证会,即将成为“人形机器人第一股”。 招股书显示,截至今年6月30日,优必选已服务全球50多个国家和地区,拥有900多家企业客户,销售机器人超过76万台。

同时,我国也在从政策层面推动人形机器人产业的发展。 今年11月,工业和信息化部印发了《关于人形机器人创新发展的指导意见》,北京、深圳、上海也纷纷出台产业扶持政策。

可以说,随着产业化和商业化应用的加速,人形机器人产业的发展目前正处于时间、地点、人的拐点。 那么,随着人形机器人量产的临近,哪些高端国产传感器轨道将迎来发展机遇呢?

各种传感器传感器市场分析

人形机器人的感知在执行环节主要可分为交互控制、视觉感知、力控感知、位移姿态感知和运动控制感知,都涉及相关的软件算法和硬件组件。

图**:中信**)。

以特斯拉的人形机器人为例,其感知和交互系统的硬件占总硬件成本的8%。 其中,扭矩传感器、编码器、视觉传感器、主芯片和IMU的硬件成本比例都很高。

扭矩力传感器。

目前,机器人力控制方案大致分为三类:电流回路力控制、动态控制(弹性体)和扭矩力传感器力控制。 其中,多维扭矩传感器力控制是应用于人形机器人和协作机器人的最优解决方案。 据Global Information报道,全球力传感器市场预计将从2024年的74个增长3 亿美元,到 2027 年增长到 1.26 亿美元6亿美元。

根据测量尺寸,力传感器可分为一维和多维两大类。 一维力传感器只检测一个方向的力,多在几百元,广泛应用于工业场景。 多维力传感器仅包括三维力和六维力传感器,六维力传感器是最高端的扭矩传感器,可同时测量xyz的轴向力和绕轴的扭矩,内部算法可以解耦力和扭矩在各个方向上的干涉,应用于高端机器人和精密设备, ** 所有这些都超过 1,000 美元。

此外,据推测,在Optimus Gen2上新自主研发的脚力和扭矩传感器中,特斯拉使用了六维扭矩传感器。

由于力传感器用于机器人的每个关节,随着人形机器人的量产和多层次市场的发展,力传感器将成为未来成本降低计划的主要方向,国内企业具有更显著的成本优势。

目前,全球力控传感器的主要厂商是ATI和霍尼韦尔,高端传感器在中国市场的国产化率较低,以一维力传感器为主。 国内力传感器行业具有较强代表性的企业有坤威科技、宇力仪器、蓝点触控等,上市公司主要有科力传感、浩志机电等,科力传感主要从事应变式力传感器,正在积极布局六维力传感器。

视觉传感器。

人形机器人的3D视觉方案主要有两种:多眼立体视觉和ITOF,它们可以通过使用至少3个摄像头来重建目标场景的三维信息,特斯拉、小米和UCLA都使用这种方案。 ITOF支持小米和波士顿动力公司使用的面阵成像。

随着视觉需求的提高和机器人等新场景的开启,国内3D视觉市场规模逐步增大,据高工机器人GGII**数据显示,2024年规模将达到78亿元。

目前,上游高端核心零部件市场主要由国外企业主导,因此机器视觉这一核心环节的国产替代需求迫切。 国内该领域实力雄厚的上市公司主要有欧比中光、威尔股份、晶光电等。

触觉传感器。

触觉传感器的定义是柔性传感器,可以通过接触来表征被测物体的特性(包括表面形貌、密度等)或数值接触参数(如力、温度等),其空间分辨率可以达到毫米级,接近人类的空间分辨率,因此被称为“电子**”。

由于传感器厂商和硬件厂商的自主开发,要完美实现贴合、传感器布线、组装还存在很多技术难点,因此市面上的机器人产品并没有使用电子产品,但人形机器人的发展有望加速行业的落地。 然而,柔性传感器的下游应用还有很多,包括医疗健康、消费电子等,如脑机接口、足底传感、智能触控等,除了机器人。 根据智研咨询行业报告,全球柔性传感器市场规模将在19家31 亿美元,需求量为 2 美元430,000 台,均价 7$95 件

目前,国外主要的电子企业是英联,国内汉威科技子公司能事达已将国产柔性传感器产业化,掌握了柔性压阻、压电、温湿度电容四大核心技术,并积极与小米科技、九号科技、科大讯飞、深圳科易机器人等开展业务合作。

惯性传感器。

机器人位移姿态检测和稳定性控制主要依靠IMU惯性测量单元,而MEMS技术作为实现IMU高端化和小型化的主要途径,常应用于机器人和汽车领域。 通用MEMS IMU=MEMS陀螺仪+MEMS加速度计。

2024年全球MEMS惯性传感器市场规模约为35亿美元,2024年达到43亿美元,市场规模约为71亿美元(包括MEMS惯性传感器系统)。 据头堡研究院相关数据显示,2024年中国MEMS惯性传感器市场规模约为136亿元,且近年来增速均高于全球平均增速。

人形机器人的精度要求高于工业机器人和自动驾驶,因此其IMU产品的精度高于工业级和低端战术水平,精度等级应该在数千元及以上。

目前,高性能MEMS惯性传感器的技术壁垒较高,与国际巨头公司相比,我国上市公司整体规模较小,仍处于快速发展期。 据Yole统计,目前高性能MEMS惯性传感器市场主要包括霍尼韦尔、ADI、诺斯罗普·格鲁曼等寡头垄断企业,前三大企业合计市场份额约为55%。

MEMS惯性传感器产业链企业短期看支撑能力,长远看芯片。目前,国内MEMS惯性传感器市场的上市公司主要有:芯动、明昊传感、华谊科技、兴旺裕达等,前两款布局芯片,后两家主要布局模块系统集成环节。

结论

随着科技巨头和初创公司的涌入,他们正在押注人形机器人的大规模商业应用。 人形机器人作为人工智能最有希望的落地方向之一,已经处于准备“爆款”的倒计时阶段。

目前,我国人形机器人产业在前期已有一定基础,但仍处于商业化初期,需要从产学研多方面集聚资源,培育形成完整的产业链,才能更从容地迎接下一波AI。

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