华泰证券:人形机器人赢新发展机遇 外部感知+内部感知有望驱动行业快速发展

165 12月7日
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汪婕

智通财经APP获悉,华泰证券发布的研报表示,对标人体的眼/耳/鼻/舌/身,人形机器人同样需要外部感知+内部感知。该行认为,内部感知中,人形机器人的视觉和听觉较成熟,触觉难度较大;外部感知中,扭矩可选品类多,六维力矩传感器技术壁垒高,单台人形机器人需配备多个战术级六轴IMU。

华泰证券的主要观点如下:

对标人体的眼/耳/鼻/舌/身,人形机器人同样需要外部感知+内部感知

对标人体中眼/耳/鼻/舌/身等感知器官,外部感知(获取外部环境信息)中,人形机器人的摄像头等元件充当“眼睛”,实现视觉感知;麦克风充当“耳朵”,实现听觉感知;触觉传感器充当“皮肤”,实现触觉感知;嗅觉和味觉在特定任务中才需配备。内部感知(获取自身状态信息)中,力/力矩传感器和IMU充当“身体控制器”,前者实现力/力矩等运动状态感知,后者实现站立/行走/转身等姿态感知。该行认为,内部感知中,人形机器人的视觉和听觉较成熟,触觉难度较大;外部感知中,扭矩可选品类多,六维力矩传感器技术壁垒高,单台人形机器人需配备多个战术级六轴IMU。

外部感知:视觉和听觉较为成熟,触觉为另一重要感知力

受益于自动驾驶的发展,视觉已较为成熟;用于听觉的麦克风也已广泛应用于各类电子产品中,实现语音识别、环境噪音检测等功能;触觉是目前人形机器人外部感知的重点与难点之一。相较于传统传感器,触觉传感器常装配于机器人关节、可穿戴设备等不规则三维表面上,因此对柔性要求较高,同时还存在时漂较大、标定算法复杂、制造成本高、批量制造困难等问题。该行认为,高柔性化、大规模阵列式排布、多维度力感知将是触觉传感器未来的发展方向。未来触觉传感器需依靠柔性材料和微电路解决柔性化问题,AI算法解决标定问题,MEMS/纳米工艺解决批量生产问题。

内部力/力矩感知:扭矩传感器品类多,六维力传感器高价值高壁垒

力矩传感器可以助力人形机器人的协作安全性和实时精准运控。人形机器人可在不同部位选用一维扭矩和六维力传感器。根据测量原理不同,扭矩传感器可分为电阻应变式、磁电式、磁弹性式和光电式等多种类型。该行认为,不同种类的扭矩传感器各有优劣,人形机器人不同的应用场景,对应不同的扭矩传感器选型;六维力传感器可测量三轴方向的力和力矩,属于高价值量高壁垒环节,技术难点在于需兼顾优良的静态性能、动态性能和低维间耦合。未来六维力矩传感器需要六维联合加载标定设备等先进仪器、动态特性优化和矢量运算中的解耦算法共同解决技术难点。

内部姿态感知:IMU为姿态控制核心之一,单台需配备多个战术级六轴IMU

IMU是实现人形机器人姿态控制的核心部件之一,可获取关节的位置、速度、加速度和角度等信息。六轴IMU由三个轴向的陀螺仪和三个轴向的加速度计组成,可测量物体在三维空间的角速度和加速度。根据精度要求,其可分为消费级、战术级、导航级和战略级四类。该行认为,单台人形机器人需配备多个战术级六轴IMU。六轴IMU中MEMS IMU应用最广泛,其核心为MEMS芯片。目前高精度MEMS IMU被国外巨头垄断,但国内部分厂商已突破核心技术壁垒,国内参与主体包括MEMS芯片自主可控的半导体公司、本土消费级MEMS龙头和Tier1模块系统集成商等。

风险提示:传感器技术突破超预期、传感器量产进度不及预期、零部件国产化不及预期等。

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