中金 | 具身智能系列（二）：傳感器，賦予機器人感知世界的能力

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感知是具身智能環境交互的基礎，傳感器是感知系統的核心硬件。類比於人類的感知器官，具身智能借助視覺、聽覺、觸覺、力覺等各類傳感器來感知外部環境、瞭解自身狀態。伴隨具身智能行業的發展成熟，傳感器的性能持續迭代、單機搭載量亦呈現增長，我們認為具身智能有望為傳感器帶來增量需求。我們測算，至2030年中國具身智能傳感器市場有望達100億元，市場規模逐步壯大。

視覺傳感器是具身智能傳感器市場彈性最大的一類傳感器。雙目攝像頭提供色彩和深度信息，激光雷達提供精細的環境建模，毫米波雷達能夠全天候運行，紅外傳感器可適應暗光環境。我們認為，不同傳感器分別補足了視覺感知不同維度的能力，多傳感器融合趨勢明晰。同時，爲了提高感知能力，單一傳感器的單機搭載量亦呈提升之勢。考慮攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達與紅外傳感器，我們測算至2030年視覺傳感器市場空間有望達23.5億元。視覺傳感器中攝像頭佔比最大，我們認為具身智能放量有望為攝像頭廠商帶來業績增量，進而帶動圖像傳感器、光學部件、模組封裝等產業鏈環節共同發展。

力傳感器是具身智能傳感器市場最大的組成部分。90度深蹲、加減速行走等靈活動作的實現，有賴於力傳感器的支持。特斯拉Optimus除靈巧手外，全身28個執行器均配備一個力/力矩傳感器，單機搭載量較多。尤其是手、足等多維感知需求較大的部位，更是搭載了價值量更大的六維力傳感器，整體力傳感器的成本佔比較高。我們測算至2030年力傳感器市場空間有望達47.9億元。力傳感器中的應變片與彈性體考驗廠商的長期經驗積累，壁壘高築，當前市場由外資品牌佔據主導地位。但我們觀察到國產品牌出貨份額亦在逐步擴大，建議關注技術實力較強的國內廠商。

此外，聽覺、觸覺、編碼器、慣導IMU等傳感器亦在具身智能環境交互、靈活運動、姿態平衡等方面發揮着重要作用，我們認為有望伴隨具身智能出貨量的增長實現快速擴容。

風險

具身智能商業化不及預期，傳感器技術迭代不及預期，成本下降不及預期。

傳感器：描繪世界的感受器

傳感器是具身智能感知世界的窗口。具身智能在環境交互中迭代進化，感知是交互的第一步。人類感知世界的器官有眼、耳、鼻、舌、身，分別實現視、聽、嗅、味、觸五類感覺。類比於人類的感知器官，具身智能借助各類傳感器來感知外部環境、瞭解自身狀態。

圖表：具身智能傳感器一覽圖

資料來源：各公司官網，中金公司研究部

具身智能有望發展爲傳感器的重要增量市場。具身智能對傳感器的需求呈現「種類多樣、需求量大、更高性能」的特點，伴隨具身智能出貨量的快速增長，我們認為傳感器在具身智能領域的應用亦有望迎來較大的發展機遇。我們考慮視覺、聽覺、觸覺、力覺、編碼器、慣導IMU等傳感器，測算至2030年，對應於35萬台的人形機器人出貨量，中國具身智能傳感器市場有望達100億元，市場規模逐步壯大。

圖表：2023-30E國內人形機器人傳感器市場空間測算

資料來源：國家統計局，《中國投入產出表（2020年）》，《中國人口普查年表（2020年）》，中金研究院，高工機器人，中汽協，中金公司研究部

視覺：具身之「眼」，觀察世界最直觀的窗口

視覺傳感器：光電轉換，捕捉環境圖景

攝像頭

面對高度複雜、高度變化的環境，3D視覺應運而生。在雙目成像、結構光、ToF（Time of flight，飛行時間）、激光三角法等技術的加持下，3D視覺可獲取空間座標信息，能夠準確感知對象距離、體積和尺寸，幫助具身智能更好地執行各類複雜操作。

為實現三維視覺感知能力，目前市場上存在兩類技術路線。

► 一類以特斯拉為代表的「純2D感知」路線。特斯拉在自動駕駛領域中創新性地提出BEV+Transformer+Occupancy Network的端到端感知算法，由8顆2D攝像頭覆蓋360°全景，依靠領先的算法能力將二維圖景升維至三維建模，進而實現距離判斷。同樣的算法架構同樣可以應用於具身智能領域，例如特斯拉Optimus、Figure.ai Figure01、傅利葉智能GR-1等均採用「多顆傳統2D相機輔以大模型算法」實現感知。

►另一類以宇樹為代表的「立體視覺」路線，該技術路線在雙目成像、結構光、ToF、激光三角法等技術的加持下，搭載RGB-D立體視覺攝像頭可直接計算得到距離信息，技術難度更低。宇樹、優必選、Agility、智元等廠商選擇這一技術路線加速旗下產品商業化進程。

圖表：特斯拉BEV+Transformer+Occupancy Network算法效果

資料來源：Tesla官網，中金公司研究部

圖表：部分人形機器人視覺傳感器搭載情況梳理

資料來源：各公司官網，中金公司研究部

無論是哪種路線，我們認為都會驅動攝像頭的單機搭載量逐步提升。從趨勢看，我們認為爲了實現更廣範圍的動態感知，完整的攝像頭配置方案應不僅僅覆蓋前方區域，側方與后方等區域亦有感知覆蓋的需要，攝像頭單機搭載量有望提升。例如Agility的Digit機器人在頭部兩側、頸部、腹部均搭載了雙目攝像頭，覆蓋側方、前方及下方區域。

圖表：Digit機器人攝像頭配置方案

資料來源：Agility官網，中金公司研究部

激光雷達

激光雷達利用激光實現精確測距。其每秒可發射數萬組激光脈衝，輔以較高的掃描頻率與分辨率，可形成周圍環境的完整三維圖像。

我們看到「攝像頭+激光雷達」是具身智能領域較為常見的組合。激光雷達在當前人形機器人中的應用僅次於攝像頭，宇樹科技、Agility、智元機器人等均採用「攝像頭+激光雷達」的方案，提高環境感知精度。我們認為主要原因在於，一是激光雷達在當前階段高精度優勢顯著，二是具身智能主要應用於低速、短距場景下，相應的激光雷達價格相對友好，例如宇樹H1搭載的覽沃MID-360為4線非重複式掃描，官網價格為3,999元。

未來有望進一步降本。智能駕駛場景下，激光雷達的成本已大幅下降。我們認為車載產品成本的下降有望惠及具身智能領域。車載激光雷達搭載量的放量，一則加速激光雷達上游產業鏈的成熟，二則規模效應進一步攤薄成本，由此為具身智能品類打開降本空間。

圖表：大疆覽沃MID-360四線非重複式掃描

資料來源：大疆覽沃官網，中金公司研究部

毫米波雷達

毫米波雷達利用波長範圍在1-10mm的毫米波來捕捉物體距離、速度、角度等信息。

我們認為毫米波雷達在人類社會中有望發揮重要作用。人類社會環境中玻璃十分常見，以門、欄杆、牆壁等多種形式廣泛存在，攝像頭、激光雷達等傳感器對玻璃的檢測能力較弱，而毫米波雷達對玻璃等透光體檢測能力較強，我們認為毫米波雷達能夠提高具身智能在人類社會中感知的魯棒性。此外，由於毫米波短距高頻的特點，能夠穿透牆壁檢測牆壁背后的物體，這一特性在家庭服務、特種救援等環境下亦有應用場景。我們判斷，毫米波雷達有望成為具身智能的重要傳感器之一，當前採用毫米波雷達的人形機器人產品較少，我們預計未來的滲透率有望持續提升。

圖表：毫米波雷達能夠檢測玻璃並穿透玻璃檢測

資料來源：Dennis Barrett等《mmWave radar sensors in robotics applications》（2017年），中金公司研究部

超聲波雷達

超聲波雷達利用超聲波進行測距，可用於短距物體檢測。相較於前述其他傳感器，超聲波雷達成本優勢顯著，單顆成本在100元左右，兩顆及以上超聲波雷達即可實現定位，例如優必選WalkerX中搭載了4顆超聲波雷達實現避障功能。

紅外傳感器

我們認為紅外傳感器有望拓寬具身智能的應用範圍。紅外傳感器能夠通過熱成像圖直觀地識別出環境的温度分佈，不僅彌補了攝像頭在暗光環境下的感知盲區，能夠執行夜間任務；也能通過温度檢測出異常點，尤為契合特種場景。我們認為，隨着具身智能所處環境趨於複雜化，工業、家庭、特種場景中不乏暗光環境，紅外傳感器賦予了具身智能暗光作業的能力，拓寬了具身智能的應用範圍，提高了工作產出，紅外傳感器的滲透率有望提升。

圖表：宇樹B2機器狗工業巡檢的紅外熱成像圖

資料來源：宇樹官網，中金公司研究部

攝像頭產業鏈拆解

攝像頭成本主要由硬件採購（約佔80%）和模組封裝（約佔20%）兩部分構成。其中，核心硬件包括鏡頭組（由光學鏡片、濾光片和保護膜等組成）、圖像傳感器、圖像信號處理器等單元。

圖表：Intel RealSense D435i拆解圖

資料來源：Intel RealSense官網，Yole，百度開發者中心，中金公司研究部

圖像傳感器

競爭格局方面，整體CIS市場索尼和三星佔據主導地位，但考慮到汽車場景在耐高温、防碰撞等指標上與具身智能領域更為相似，我們認為或可一定程度上反映具身智能CIS市場競爭格局。ICV Tank數據顯示，2023年全球汽車CIS市場中安森美、豪威科技分別佔據48%、28%。

圖表：2023年全球CIS與汽車CIS市場競爭格局

資料來源：Yole，ICV Tank，中金公司研究部

光學部件

鏡頭組中的光學器件（主要包括鏡片、濾光片、保護膜）對攝像頭所生成的圖像質量方面起到了關鍵作用。

國產替代正當時。我們認為光學部件環節，國內部分企業已經開始引領光學部件環節的國產替代。

圖表：2023年全球車載鏡頭出貨量格局

資料來源：潮電智庫，中金公司研究部

模組封裝

具身智能攝像頭有着別於其他場景的特殊需求。相較於手機攝像頭，具身智能攝像頭應滿足耐高温、防磁、抗震、長使用壽命等特性；相較於車載攝像頭，具身智能攝像頭對立體視覺的訴求更強，深度信息能夠幫助更好地觀察、理解、互動、學習世界。

目前具身智能產業尚處於初期發展階段，該領域的攝像頭模組市場尚未成熟。但就我們此前梳理來看，Intel RealSense系列產品在人形機器人廠商中尤受歡迎，宇樹科技H1、G1以及Agility Digit周身4個雙目攝像頭均採用的是Intel RealSense產品，我們認為主要得益於其豐富的感知功能（深度相機、紅外傳感、慣導IMU單元相互融合）以及領先的感知算法（其自研視覺處理器D4內置多種模型，提高感知能力）。

聽覺：具身之「耳」，與人對話交流的基礎

聽覺傳感器捕捉、轉換並處理聲音信號，實現語音識別、聲源定位和人機交互功能。具身智能系統中通常採用麥克風作為聽覺傳感器。

麥克風陣列是由多個麥克風組成的系統。按一定形狀規則佈置一組全向麥克風，能夠實現聲源辨位、噪聲抑制、增益調節、混響消除等功能。常見的麥克風配置包括四麥陣列、六麥陣列、八麥陣列等，例如優必選WalkerX在頭頂部位搭載的麥克風形成六麥陣列。

圖表：六麥環形陣列波束形成

資料來源：科大訊飛官網，中金公司研究部

核心器件MEMS麥克風芯片的生產製造存在較高的技術壁壘，目前海外廠商佔據主導地位。MEMS傳感器具有一種產品一種加工工藝的特點，產品不存在通用化的技術工藝，需要從基礎研發開始對產品設計、生產工藝、設備開發和材料選取等各生產要素經歷長時間的研發和投入。由於MEMS傳感器存在芯片設計、工藝研發、晶圓製造等多方面難點，當前MEMS傳感器市場以海外品牌為主。根據Omdia數據，2021年全球MEMS麥克風芯片市場中英飛凌、樓氏兩家公司即佔據80%的市場份額。

MEMS麥克風模組層面，國內部分廠商已具備國際競爭力。模組廠商一般外採MEMS麥克風芯片進行組裝、測試。

圖表：2021年全球MEMS麥克風芯片競爭格局

資料來源：英飛凌官網，Omdia，中金公司研究部

圖表：2022年全球MEMS麥克風模組競爭格局

資料來源：Yole，中金公司研究部

觸覺：具身之「膚」，多維感知增強交互靈巧性

觸覺傳感器：賦能靈巧、精細的環境交互

觸覺傳感器能夠感知物理環境多維信息。人類的皮膚中分佈着大量的觸覺小體，這些觸覺小體能夠對環境的各類刺激做出反應，進而幫助人類感知環境的壓力、温度、濕度、材質等多維信息。觸覺傳感器就是模仿人類皮膚觸覺的一類傳感器，它能夠將各類觸覺信號轉化為可測量的物理量變化，從而為具身實體創造一個感知物理世界的窗口。

根據測量原理，常見的觸覺傳感器主要包括壓阻式、電容式、壓電式等類型。

圖表：主要觸覺傳感器類型測距原理與優缺點介紹

資料來源：朱盛鼎等《觸覺傳感器與電子皮膚研究進展》（2022年），中金公司研究部

靈活精細的環境交互離不開觸覺傳感器的賦能。具身智能所執行的任務中不乏一些靈巧程度較高的任務。以「拿取雞蛋」這一對人類而言十分輕松的動作來説，具身智能需要精細地控制手部持握的力度，過大會捏碎雞蛋、過小則難以抓住雞蛋，可以看作是檢驗手部靈活性的關鍵動作，這一過程就需要觸覺傳感器的參與。2023年末，特斯拉最新一代的Optimus Gen2的十指均配備了觸覺感知，結合11自由度的靈巧手，能夠靈活地實現雞蛋的抓取、傳遞與放置。我們認為，隨着具身智能應用場景向家庭等場景拓展，精細化操作會越來越多地出現在日常任務中，觸覺傳感器的重要性逐步提升。

圖表：特斯拉Optimus Gen2持握雞蛋

資料來源：Tesla官網，中金公司研究部

當前觸覺傳感器以「單模態、剛性」為主要特徵，未來電子皮膚或成為觸覺傳感器的終局形態。受限於技術與成本的瓶頸，當前實現商業化的觸覺傳感器大多以單模態（僅能感知力覺）與剛性（不具備柔性）為主要特徵，與人類皮膚「高柔高彈、多維感知」的生物特徵相距甚遠。

隨着結構設計、新興材料、製備工藝的創新進步，學術界將更符合人體皮膚生物特徵的電子皮膚作為研究重點。一方面，觸覺傳感器可感知的信息得到擴展，囊括了法向力、切向力、温度等更多維度；另一方面，高柔性、自癒合、自清潔等屬性亦成為學術研究的熱點。我們認為，電子皮膚較傳統觸覺傳感器不僅在感知維度上更加豐富，還能夠提供更加細膩、精準的感知反饋，不斷趨近人類皮膚的功能，在日益複雜、精細的交互場景中發揮更大的作用，有望成為觸覺傳感器的終局形態。

圖表：電子皮膚能夠同時感知壓力和温度

資料來源：Cho Research Group，中金公司研究部

觸覺傳感器產業鏈拆解

結構、材料、工藝、算法構築較高的技術壁壘。結構、材料、工藝決定了觸覺傳感器本身器件的性能與質量，算法決定了觸覺傳感器在實際應用中的效果。其中，結構設計或許可（金麒麟分析師）以被互相借鑑，但我們認為材料配方、製造工藝更有賴於廠商在長期生產中的經驗積累，能夠形成更高的技術壁壘以及差異化優勢。

好的算法能夠輸出更為精準的感知結果，人工智能的應用有望進一步提升后端算法的信息處理能力。以感知材質任務為例，僅僅依靠感知力的大小並不足以判斷對象的材質，機器學習技術的引入，能夠通過大量的觸摸實驗，形成一套「電信號的波動特徵」與「材質」之間的對應關係，從而更爲準確地做出判斷。

圖表：帕西尼觸覺傳感器能夠捕捉15種感知信息

資料來源：帕西尼官網，中金公司研究部

觸覺傳感器壁壘高築，市場份額仍主要由海外廠商佔據。根據中商產業研究院數據，2022年全球柔性觸覺傳感器市場中前五大廠商的合計市場佔有率達57.1%，市場格局相對集中。Novasentis、Tekscan、Japan Display Inc、Baumer、Fraba等海外廠商由於發展時間較早、積累較為深厚，技術水平較為領先。近年來，國內亦有廠商開始積極佈局觸覺傳感器領域。

力覺：助力具身智能實現精準力控、姿態平衡

力傳感器：單維向多維迭代，力覺感知精度升級

力傳感器是具身智能實現順暢操作、保持姿態平衡的關鍵傳感器。具身智能在執行任務時，需要時刻感知本身與外界環境之間的接觸力（例如拿取物品過程中手部與物體的接觸力、行走過程中足部與地面的接觸力等），並據此調整發力和姿態，從而實現更柔順的運動控制，這其中就需要力傳感器發揮作用。

圖表：Optimus Gen2實現90度深蹲

資料來源：Tesla官網，中金公司研究部

從技術迭代角度看，多維測量是力傳感器的發展趨勢。多維力傳感器由於能夠測量方向和作用點更為多變的力，適用的條件更為寬松，與具身智能應用場景逐步複雜化、強交互的演進趨勢相契合，我們認為六維力傳感器有望成為力傳感器未來技術迭代的方向。

圖表：不同維度力傳感器介紹

資料來源：坤維科技官網，中金公司研究部

從實際落地角度看，受限於成本原因，各維度力傳感器都有其應用需求。為實現在運動狀態下的姿態穩定，具身智能需要感知全身各關節的受力情況，因而力傳感器與關節（即機器人自由度）呈現一一對應關係。以特斯拉Optimus為例，除靈巧手外，全身包括14個旋轉執行器、14個線性執行器，每個旋轉執行器都搭載1個力矩傳感器，每個線性執行器都搭載1個力傳感器。根據高工機器人，2022年國內六維力/力矩傳感器單價在3.2萬元左右，如果軀干28個力傳感器均使用六維力傳感器的話，則整體成本高企。

因而我們認為在實際落地中，對於一些力的維度感知需求不高的部位採用一維力傳感器，少數關鍵部位採用六維力傳感器，或是更為兼顧性能與成本的方案。以優必選WalkerX為例，其僅在雙足、雙手處搭載了4個六維力傳感器。

圖表：特斯拉機器人旋轉與線性關節的力傳感器使用

資料來源：Tesla官網，中金公司研究部

圖表：六維力傳感器價格變化情況

資料來源：高工機器人，中金公司研究部

圖表：優必選WalkerX在足部和手部一共搭載4個六維力傳感器

資料來源：優必選官網，中金公司研究部

力傳感器產業鏈拆解

電阻應變片式力傳感器的應用較為廣泛。電阻應變式力傳感器憑藉技術成熟、精度較高、測量範圍廣等特點，是當前應用領域較為廣泛的一類力傳感器。

圖表：力傳感器各種檢測方法優缺點對比

資料來源：高工機器人，ATI官網，中金公司研究部

應變片與彈性體是電阻應變式力傳感器的核心構件。當傳感器受到外力時，彈性體會受力發生形變，並將形變傳遞給應變片，應變片形變之后引起電阻的變化，從而將力轉化為電信號輸出測量。應變片和彈性體是決定傳感器性能的核心組成部分，亦是廠商技術壁壘的體現。

圖表：電阻應變片式力傳感器工作原理

資料來源：HBM官網，中金公司研究部

►應變片：成本佔比最大。一個六維力傳感器上搭載的應變片數量較多，參考王鵬等的專利《一種微型應變式六維力傳感器及其標定裝置》，這種傳感器包括了6組應變片（3組力測量應變片和3組力矩測量應變片），每組應變片均形成惠斯通電橋（即每組4個），合計24個應變片。根據電子分銷商Digikey報價，不同型號的Vishay應變片銷售單價在50-550美元不等，中位數在約130美元。按130美元單價計算，一個六維力傳感器中應變片成本達2萬元人民幣左右，我們認為應變片是六維力傳感器中成本最大的部分。

►彈性體：結構設計影響性能。1）嘗試新結構減小維間耦合。為消除維間耦合，廠商可以尋求新的結構設計以降低影響，也可以優化后端解耦算法。好的結構創新以及解耦算法為在位廠商形成競爭優勢。

2）基於經驗，在性能間權衡取捨。提高某一性能往往會引起另一個性能的下降。在不同使用場景下，廠商應該在不同性能之間權衡取捨，選擇更為合適的結構，這考驗着廠商長期的經驗積累。

圖表：不同彈性體結構的力/力矩傳感器的特性比較

注：上表中，除Steward並聯結構外，均為一體式結構

資料來源：宋愛國等《機器人多維力傳感器的研究進展》（2024年），中金公司研究部

海外品牌佔比仍大，但國產品牌市場份額逐步提升。MIR數據顯示，2023年國內六維力傳感器市場外資品牌出貨量佔比為67.9%，仍佔據多數份額。但我們觀察到國產品牌出貨份額亦在逐步擴大，由2020年19.1%提升到2023年32.1%。究其原因在於國產廠商技術水平的提升，國內廠商在準度等核心指標已呈現趕超外資品牌之勢。向后展望，我們認為國產品牌有望憑藉供應鏈優勢實現進一步降本，提供更具性價比的產品；此外，國產品牌迅速響應的服務能力也會成為軟性的競爭優勢，從而進一步擴大市場佔有率。

圖表：2020-24E年六維力傳感器中外資出貨佔比

資料來源：MIR，中金公司研究部

編碼器：測量關節位置狀態，保障精確運動控制

編碼器是高精度位置傳感器。編碼器將測量對象的位移變化轉化為易於測量的物理量變化，通過后端算法解算，進而計算出位移距離、速度等位置信息。根據測量原理，編碼器包括光電式、電磁式、電感式等主要類型。

圖表：光電編碼器的測量原理與分類

資料來源：趙映川《編碼器原理與應用分析》（2018年），中金公司研究部

三類編碼器各有優劣，光電編碼器和磁編碼器應用更為廣泛。光電編碼器技術成熟、精度高，然而受潮濕、污染等環境因素影響較大。與光電編碼器相比，磁編碼器雖精度較低，但其非接觸式、體積小、轉速高、抗衝擊、不受環境因素影響等特點，使其在機器人、工業自動化等領域應用不斷擴大。電感式編碼器各項指標均屬優異，成本較高，多用於測試台、天文望遠鏡、高精度機牀等場景中。

圖表：磁編碼器結構圖示

資料來源：陳洪生等《磁編碼器研究現狀及展望》（2023年），中金公司研究部

圖表：電感式編碼器結構圖示

資料來源：Wind，Bloomberg，中金公司研究部

伺服電機是編碼器最大的應用市場。根據MIR數據，2023年中國編碼器市場中，伺服行業的需求佔比達33%，是編碼器最大的需求市場。編碼器能夠實時檢測伺服電機轉子的位置與速度信息，為控制系統提供高精度的反饋信息，因而伺服電機需要編碼器保障精準的運動控制。

人形機器人有望成為編碼器增量需求市場。隨着人形機器人的興起，伺服電機迎來了新的需求市場。以特斯拉Optimus Gen2為例，全身包括14個旋轉關節、14個線性關節以及2個靈巧手，每處關節都需要伺服電機實現關節活動，自然每處關節都需要編碼器實現電機的精準控制。特斯拉的關節方案中，每個旋轉關節搭載輸入、輸出2個編碼器（分別檢測電機、減速器的旋轉信息），每個線性關節搭載1個編碼器，每個靈巧手的6個空心杯電機也需要各自匹配1個編碼器進行控制。據此計算，編碼器的單機搭載量達54個，我們認為人形機器人市場的快速增長有望同步拉動對編碼器的需求。

圖表：2023年中國編碼器下游行業規模佔比

資料來源：MIR，中金公司研究部

圖表：特斯拉機器人旋轉與線性關節的編碼器使用

資料來源：Tesla官網，中金公司研究部

海外廠商佔據主要份額。得益於海外廠商長期以來積累下的技術和經驗優勢，已在市場上佔據了重要地位。格物致勝數據顯示，2023年中國編碼器市場份額第一、第二分別由日本多摩川（市場份額15%）、德國海德漢（市場份額12%）佔據，優勢地位更為明顯。在排名前十的廠商中，僅長春禹衡（奧普光電控股子公司）一家中國廠商以6%的市場份額位列第四。

圖表：2023年中國編碼器市場競爭格局

資料來源：格物致勝，中金公司研究部

慣導IMU：自主定位導航，賦予方向感與平衡性

慣導系統是一種完全自主的導航方式。慣導系統的核心是慣性測量單元（Inertia measurement unit，IMU），利用物體在慣性空間的線速度和角速度，進而解算出物體的姿態、位置、速度信息。IMU單元由陀螺儀、加速度計、地磁計三類器件構成（一般三個軸各一組），其中陀螺儀測量角速度、加速度計測量線加速度（隨時間積分得到線速度）、地磁計測量地球磁場與重力方向。將解算出的姿態、位置、速度信息與導航座標系相結合，能夠在不依賴外部信號的情況下實現自主定位、導航。

圖表：慣導系統結構圖（以NASA阿波羅探月工程中慣導系統為例）

資料來源：NASA官網，中金公司研究部

具身智能對IMU的需求有望快速增長。當前慣導已在消費電子、汽車、工業、國防場景中有了廣泛應用。根據Yole測算，2023年全球MEMS IMU市場中，消費電子、汽車、國防、工業場景的佔比分別為47%、29%、19%、5%。隨着具身智能的發展，IMU有望迎來新的應用領域。在具身智能中，IMU單元同時起到了自主導航與姿態平衡的作用，助力具身智能更好地適應非平坦複雜路面，並增強抗干擾行走、跌倒檢測、動態平衡控制等能力。我們看到豐田Asimo、波士頓動力Atlas、Agility Digit、優必選WalkerX等人形機器人產品均至少搭載了1個IMU單元，我們認為IMU單元有望成為具身智能提高運動性能所必備的傳感器之一。

圖表：2023年全球MEMS IMU各應用場景份額

資料來源：Yole，深圳市微納製造產業促進會，中金公司研究部

圖表：部分人形機器人IMU搭載數量統計

資料來源：Grzegorz等《Bipedal Humanoid Hardware Design: A Technology Review》（2021年），Atlas官網，中金公司研究部

行業集中度較高，海外廠商先發優勢明顯。海外廠商慣性技術積累深厚，產品系列更為齊全，掌握高端產品的自主研發與開發能力，在市場中佔有主導地位。根據Yole統計，2023年全球高端慣性傳感器市場中，CR3（美國Honeywell、德國Northrop Grumman Litef、法國Safran）合計佔有67%市場份額；聚焦MEMS慣性傳感器，2021年全球高端MEMS慣性傳感器市場CR3（美國Honeywell、美國ADI、德國Northrop Grumman Litef）佔據55%市場份額。中國本土IMU廠商大多定位於消費級產品，技術水平整體與海外差距較大，僅少數企業掌握高端慣性傳感器設計工藝，國產化仍有長足的發展空間。

圖表：2023年全球高端慣性傳感器市場競爭格局

資料來源：Yole，深圳市微納製造產業促進會，中金公司研究部

圖表：2021年全球高端MEMS慣性傳感器競爭格局

資料來源：Yole，芯動聯科招股説明書，中金公司研究部

風險

► 具身智能商業化不及預期。如果人工智能技術突破遭遇瓶頸、成本下降不及預期以及下游應用側對具身智能的擁抱程度不高，則會導致具身智能的商業化落地不及預期，進而影響對上游傳感器公司的經營表現。

► 傳感器技術迭代不及預期。具身智能對傳感器性能有着特殊要求，行業發展有望驅動向小型化、智能化、低功耗、高精度、實時性、更強環境適應性等方向發展。更具體地看，例如攝像頭會向3D視覺、DVS相機方向演進，觸覺傳感器向電子皮膚方向發展等等。如果傳感器技術迭代不及預期，難以滿足具身智能未來的應用需求的話，或會影響相應傳感器的需求。

► 成本下降不及預期。由於具身智能產業處於發展早期，供應鏈尚未成熟，並未形成規模效應，因此一些傳感器的成本高昂，例如觸覺傳感器、力傳感器等。如果關鍵傳感器的成本下降不及預期，則會導致具身智能成本居高不下，最終影響具身智能的實際需求，對其商業化落地產生影響。

本文摘自：2024年12月13日已經發布的《具身智能系列：傳感器，賦予機器人感知世界的能力》

陳昊 分析員 SAC 執證編號：S0080520120009 SFC CE Ref：BQS925

孔楊 分析員 SAC 執證編號：S0080524100002

彭虎 分析員 SAC 執證編號：S0080521020001 SFC CE Ref：BRE806