【行业洞察】特斯拉二代人形机器人引爆板块力觉传感引发关注

事件：12月13日，特斯拉发布Optimus-Gen2二代人形机器人视频，视频中人形机器人能够完成行走、深蹲站立、两个手指精准拿起和放下鸡蛋的动作，灵活性、行走速度、控制能力均有显著提升。

未来事件驱动：①12月下旬优必选人形机器人敲钟上市；②24年初TAIDay；③24年3-6月T供应商确定；④24年7月优必选供500台给比亚迪；⑤24年8-9月T量产。

目前传感器与丝杠均处于国产尚未突破，出现边际变化概率较大并带来较大弹性的阶段：

传感器：

1）触觉&力传感类：柯力传感、中航电测、汉威科技（苏州能斯达）、东华测试、八方股份、开特股份、安培龙（待上市）等；

2）IMU类：华依科技、敏芯股份、芯动联科等。

丝杠：

1）丝杠类：贝斯特、五洲新春、恒立液压、斯菱股份、鼎智科技等；

2）设备类：日发精机、华辰装备、浙海德曼等。

整体：整体看人形机器人硬件端作为制造业将回归成本比拼，最后成本为王，先量产者有望具备规模和成本优势，因此具备商务&技术&成本优势的公司，三花智控/拓普集团/鸣志电器等，贝斯特、五洲新春、柯力传感、精锻科技等。

人形机器人:具身智能发展迅速，人形机器人发展由来已久。

具身智能是指像人一样能与环境交互感知，自主规划、决策、行动、执行能力的机器人或仿真人，又可称之为“具身智能机器人”。它的实现包含了人工智能领域内诸多的技术，例如计算机视觉、自然语言处理、机器人学等。

人形机器人起步于1960年代后期，以日本的研究成果最为瞩目，人形机器人的发展历程主要分为三个阶段：

第一阶段（2000年以前），是以早稻田大学仿人机器人为代表的早期发展阶段，较早落地的智能双足机器人之一，可以实现无线遥感，产品形态足够小型化和轻量化；

第二阶段（2000-2015年），是以本田仿人机器人为代表的系统高度集成发展阶段，具备利用传感器避开障碍物等自动判断并行动的能力，还能用五根手指做手语，或将水壶里的水倒入纸杯。至此人形机器人已具备初步的行动能力，逐步向特定场景应用发展；

第三阶段（2015年至今），是以波士顿动力仿人机器人为代表的高动态运动发展阶段，参与者快速增多，技术研发侧重于运动能力或者交互能力，使得产品具有更好的平衡性和越障能力，交互能力也有明显提升

第四阶段（2025年），特斯拉Optimus等，产品运动和交互性能基本满足独立工作需要，可在工厂等领域小批量应用，AI技术发展有望加速机器。

人智能化

人形机器人的发展历程

人形机器人是具身智能的最佳形态，人工智能技术发展是推进人形机器人发展的重要推动力。

人形机器人行业还处于行业发展早期。随着全球工业机器人行业逐渐成熟，以及AI技术快速发展，人形机器人行业进入萌芽期。相比于工业机器人，人形机器人更能适应于各类现实生活的场景，使得机器人能从专用转向通用，增大规模效应降低成本。

特斯拉人形机器人推出

2021年8月第一届特斯拉AIDay上，特斯拉发布了首款人形机器人“擎天柱”(Optimus)的概念图，该人形机器人身高5英尺8英寸，重125磅，具有45磅的承载能力和150磅的硬拉能力，其控制将通过类似于电动汽车智能算法进行。

2022年2月推出原型机；

2022年9月30日AIDay亮相接近于完整体的新一代人形机器人；

2023年7月亮相世界人工智能大会。

2023年9月24日，特斯拉分享了Optimus相关视频，展示了人形机器人擎天柱执行各种任务，包括做瑜伽和自动按颜色对方块进行分类，Optimus迭代迅速，人形机器人有望加速落地。

2023年12月13日，Optimus-Gen2突击发布。特斯拉通过X平台发布第二代Optimus人形机器人，由特斯拉设计的执行器和传感器构成：

1）手捏鸡蛋（压力式触觉传感器，单指12*8像素，仅指腹）；

2）拥有2个自由度脖颈（颈部可有传感器）；

3）实现30%的行走速度提升（算法提升）；

4）足部仿真人足几何学（力/力矩传感器）；

5）重量减轻10kg（轻量化材料，长期可能减少关节数量，提升电池能量密度等）；

6）扎马步动作（IMU保持平衡）；

7）11自由度全新灵巧手（空心杯电机、手指谐波减速器或行星增加）。

边际变化：关节灵活度和感知能力大幅提升，主要体现在传感器和软件能力提升。同时也离不开精度高的谐波减速器和行星滚柱丝杠等硬件的支撑。

Optimus迭代升级，国产人形机器人加速跟进。国内人形机器人方面，多家厂商入局，小米、小鹏、智能等企业发布各自人形机器人产品，以智元机器人为例，仅经过半年研发，国内人形机器人可以初步实现行走、简单执行工作的功能，目前正在探索在3C、汽车工厂等场景的落地方案，国内人形机器人本体跟进迅速。

人形机器人标准化工作组成立。人形机器人标准化工作组的成立，将有助于加强人形机器人领域标准研究布局，促进人形机器人产业链的发展，借力标准实现我国自主优势技术快速产业化、规模化应用。

哈默纳科披露手部微型减速器订单。哈默纳科在2023年中报交流会上，披露其在23Q2接到了两家美国客户的人形机器人减速器订单，涉及手指关节的微型减速器，其中一家的机器人每个手指使用3个减速器，如果有5个手指则每个手对应15个减速器。

亚马逊推出安保机器人Astro。亚马逊推出了机器人AstroforBusiness，售价2349.99美元，企业可以利用机器人的移动高清潜望视觉和夜视仪，在5000平方英尺的空间进行24小时巡逻和绘制地图。

南科大发布仿人指纹传感器。南方科技大学郭传飞教授团队近日成功研究出一种仿人指纹的传感系统，通过模拟人类指纹的微结构特征，实现滑觉的高分辨检测。

Nature发布新研究：3D打印制造柔性机器人。瑞士和美国的研究人员使用最新激光扫描技术，首次成功打印出一只机械手，其中包含由不同聚合物制成的骨骼、韧带和肌腱，为柔性机器人结构的生产开辟了全新路径。

华为加持，国产机器人AI+智能控制方向有望突破。人形机器人对硬件+软件系统要求较高，任务级交互+时效性是机器人控制难点，国内企业在成本控制方面有一定优势，而华为以云平台入局有望补齐国内人形机器人AI短板，加速国内人形机器人落地进展。此外，参考华为造车的过程，在产业链发展到一定阶段，未来华为也有望进一步切入人形机器人市场。

国内人形机器人产业化进程加速落地：2023年11月17日，乐聚机器人与深开鸿宣布推出首款基于开源鸿蒙的KaihongOS人形机器人。开普勒推出其首款人形机器人产品，开普勒人形机器人身高178cm，重量85KG，每秒可达运算量达到100TOPS算力，全身具备40个自由度。

小米人形机器人与优必选人形机器人

人形机器人可以分为3大部分6个子系统。3大部分是机械部分、传感部分和控制部分；6个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系统。

产业链庞大，吸引众多资本入局加快产业发展。参考其他机器人，人形机器人产业链可分为上游零部件和软件系统开发、中游本体制造、下游系统集成和销售。

上游：硬件方面，减速器、伺服电机、控制器、传感器是人形机器人四大核心零部

件，相关技术发展水平较大程度影响人形机器人的机械性能。软件方面，软件系统开发依赖于仿真软件，其专利壁垒高，技术发展对数据积累要求高，目前国外机器人“四大家族”均有自己私域运营的仿真软件。

中游：本体制造商具有较强的总成能力，根据下游集成商需求完成零部件集成。

下游：系统集成商一般主导人形机器人技术框架设计，并完成渠道铺设和售后服务等工作。

人形机器人主要零部件成本占比。

《人形机器人创新发展指导意见》重点关注的产业环节：

传感器：机器人控制感知层核心零部件。机器人从“自动化”向“智能化”突破，对感知交互、独立决策、自我优化等能力要求较高，传感器有望受益。

1）力传感器是机器人力控关键部件，六维力测量维度高，可以安装在传统机器人底座或者末端位置，具有精度相对较高、可靠性好等优势，人形机器人有望打开市场空间。此外，电子皮肤等力感新技术也有望在机器人的催化下加速落地，成为未来力控传感方案；

2）视觉传感也是机器人感知周边环境的重要设备之一，3D机器视觉市场空间有望逐步打开。

目前传感器与丝杠均处于国产尚未突破，出现边际变化概率较大并带来较大弹性的阶段。

传感器：

1）触觉&力传感类：柯力传感、中航电测、汉威科技（苏州能斯达）、东华测试、八方股份、开特股份、安培龙（待上市）等；

2）IMU类：华依科技、敏芯股份、芯动联科等。

丝杠：

1）丝杠类：贝斯特、五洲新春、恒立液压、斯菱股份、鼎智科技等；

2）设备类：日发精机、华辰装备、浙海德曼等。

整体：整体看人形机器人硬件端作为制造业将回归成本比拼，最后成本为王，先量产者有望具备规模和成本优势，因此持续推荐具备商务&技术&成本优势的公司，三花智控/拓普集团/鸣志电器等，贝斯特、五洲新春、柯力传感、精锻科技等。

力矩传感器可以通过测量机器人的接触力和压力，来帮助机器人形成触觉功能。其中，一维力传感器和六维力传感器是力矩传感器中十分常见的产品。一维力传感器常用于机器人的关节模组中，而随着工业应用场景复杂化，业内对于机器人感知能力的要求也在不断增强，六维力传感器应运而生。目前，六维力传感器被大量应用在协作机器人末端、航空航天风洞测试、医疗领域、运动健康领域中，新兴的人形机器人手腕如此灵活也有它的功劳。

OptimusGen2相比Gen1灵活性大幅提升，商业化落地进程有望加速。特斯拉在软件上的迭代之外，硬件上的迭代升级进展值得关注，足部力传感和手指触觉相关标的，以及其他环节的核心零部件供应商。

六维力扭矩传感器又可以称为六轴力传感器、六分力传感器（六分力天平）和FT传感器。它是在施加力和扭矩过程中同时测量各轴力和扭矩的设备。通过这种方式，信号被创建、测量、记录并用作人机交互中的反馈信号。在当今的机器人技术中使用最广泛的传感器就是六轴力矩传感器，做为力觉测试传感器可以同时反馈机器人在工作过程中的3个轴的力和3个绕轴的扭矩实时输出。最常见的应用是抛光、组装、研磨、质量测试和机器人辅助手术等。在此类应用中，六维力矩传感器安装在机器人和手臂末端工具之间。

六维力矩传感器，助力机器人的柔顺控制。随着机器人技术的快速发展，机器人应用越来越聚焦于机器人与环境发生交互的场景，如打磨抛光、柔顺装配、医疗康复等，对机器人柔顺控制的需求快速增长。对人形/四足机器人、外骨骼机器人而言，柔顺控制对于复杂地形的通过能力、人机柔顺交互能力也非常重要。力矩和位置结合，机器人可以实现更加柔性的控制。

六维力矩传感器的技术壁垒：结构设计、标定校准、数据精确采集、解耦算法。六维力测量技术是个平台技术，根据应用场景的环境、载荷、安装、通讯、算力、动力学特性不同，在不同行业中体现出不同的产品形态。他的技术难度不是三个1维力传感器和三个扭矩传感器的简单叠加，而是一维力传感器难度的6次方，体现在：1）它的非线性力学特征明显，要考虑多通道信号的温漂、蠕变、交叉干扰、数据处理的实时性，2）六维联合加载标定的复杂性，3）解耦算法。六维力矩传感器降本空间大，BOM成本中应变片占比最高，制造费用和研发费用占比高。

六维力矩传感器单价昂贵，根据e-motionsupply和爱采购网站数据，ATI机器人用mini45、axia80m8、nano43型号进口价格超过3万元人民币，大型传感器omega191进口价格10.5万元。BOM成本中主要构成是应变片（占比最高，为24.2%-39.9%）、弹性体和敏感器件。此外，人工贴片费用、标定校准、研发费用占成本较高。随着市场规模扩大，成本有较大下降空间。

全球六维力和力矩传感器厂商主要分为欧美、日韩、国产三大阵营：

1）欧美：包括传感器制造商如ATI、Bota、Kistler等和机器人末端工具生产商如OnRobot、Robotiq等，后者主要和优傲等协作机器人厂商合作。

2）日韩：Wacoh-Tech、Robotous等，配套日本机器人厂商发那科、安川等。

3）国内企业体量普遍较小，龙头企业宇立仪器与ABB、kuka合作紧密，主要技术指标靠近国际一流水平，如：欧美品牌过载值在量程5倍左右，ATIAxia80-Ure过载值在量程8倍，宇立仪器工业级传感器M43XX和机器人专用传感器M33XX达到10倍量程。测量准度方面：ATI通用型产品Axia-80在满量程的2%以内，宇立仪器的产品在满量程的3%以内。

国内为数不多的六维力矩传感器厂商还有坤维科技、鑫精诚、海伯森（汉宇集团参股5.52%）、蓝点触控、神源生、瑞尔特等。核心零部件方面，国内以金属应变片为主，主要供应商有中航电测。