人形机器人天工深度挖掘相关概念股:3D视觉传感、六维力传感

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关于4月27日的“天工发布会”,可以确认以下关键信息:

北京人形机器人创新中心:该中心是由优必选科技作为牵头单位和总经理单位,携手小米机器人、京城机电等行业内的领先企业与机构共同成立的。它位于北京亦庄,旨在促进人形机器人技术的发展和创新。

通用人形机器人母平台“天工”,是该创新中心自主研发的成果,这一平台具有高度灵活性和模块化设计,安装传感器与执行器,拥有高算力支持,配备多视觉感知传感器、每秒550万亿次操作的算力,以及高精度的惯性测量单元(IMU)和3D视觉传感器。并且集成了高精度的六维力传感器,这使得机器人能够提供精细的力量反馈,增强其操作的精确性和安全性。

从上述文字的表述可以发现几个概念:高算力芯片、多视觉传感器(3D)、MEMS IMU(惯性测量单元)、六维力传感器、电机等板块

机器视觉技术是智能制造和自动化领域的关键技术之一,它通过模拟人眼的功能,实现对物体的识别、测量、定位和检测。以下是相关机器视觉技术产业链梳理:

机器视觉技术分类:
二维(2D):使用传统RGB相机。仅能捕捉到物体表面的纹理信息,没有物体到相机的距离信息,无法提供对于精确的识别、追踪等功能所需的空间形态、几何尺寸和位姿信息等。
三维(3D):技术包括飞行时间(ToF)、双目立体视觉法、结构光法等。双目立体视觉法的技术原理是通过从两个视点观察同一物体,从而来获得同一物体在不同视角下的图像。通过三角测量原理来计算图像像素间的位置偏差(视差)来获取物体的三维图像。

机器视觉产品分类与应用

工业级:高技术、精度、稳定性要求,定制化程度高,成本较高,依赖国外品牌核心零部件。

消费级:精度要求较低,市场竞争激烈,成本控制严格。

产业链结构:
上游:提供光源、镜头、工业相机、工控机、图像采集卡、图像处理软件等组件。
中游:包括视觉应用软件和视觉设备,如检测、测量、定位、识别系统。
下游:产线综合解决方案供应商,服务于3C电子、汽车、新能源、半导体、医疗制药等行业。
产业链上游核心零部件:
工业相机、图像采集卡:价值量最高的部分。
产业链相关企业:
奥比中光
3D视觉传感器构成及供应商信息,市场占有率高。
专注于3D视觉感知技术,与微软英伟达合作,推出3D iToF相机,构建生态系统。多家机器人客户建立合作,国内服务机器人视觉传感器市场占有率超70%。
供应商:包括感光芯片供应商索尼、三星等,滤光片供应商Viavi等,光学镜头供应商大立光等,激光发射器供应商Lumentum等。

奥普特机器视觉光源市场龙头,全球机器视觉光源市场市占率稳居第二位,国内市占率连续三年第一。向泛机器人领域延申,投资收购精密传动部件业务,发展深度学习应用。

凌云光主要产品为可配置视觉系统、智能视觉装备与核心视觉器件。与全球知名企业合作,拓展AI、立体视觉领域。构建新一代技术平台,研究人工智能算法、计算成像、大数据等技术。
合作伙伴:苹果、华为、鸿海精密、京东方等。
技术:立体视觉系统,精确提取三维信息,实时智能化处理。

MEMS IMU(惯性测量单元)是一种集成了加速度计和陀螺仪的高精度传感器,广泛应用于导航、定位、运动跟踪、姿态控制等领域。MEMS IMU因其高精度、小尺寸、低功耗等优点,在多个领域有着广泛的应用前景,预计MEMS IMU将在智能设备、自动驾驶、机器人等新兴领域发挥更加重要的作用。

MEMS IMU工作原理:

加速度测量:利用微小质量块和弹簧系统在加速度作用下的位移,通过电子传感器转化为电信号。
角速度测量:采用微小陀螺仪感知角速度变化,通过振动结构、压电效应或光学传感器测量。
信号处理和输出:电子元件将机械运动转换为电信号,进行处理和放大,输出加速度和角速度数据。

MEMS IMU(惯性测量单元)主要厂商

海外:Honeywell、ADI、Northrop Grumman(全球55%市场份额)。

国内:明皜传感、芯动联科美泰科技等。

MEMS IMU(惯性测量单元)厂商梯队

第一梯队:专注于MEMS-IMU,如苏州固锝(明皜传感)、芯动联科华依科技

第二梯队:以激光和光纤式传感器为主,MEMS产品较少,如星网宇达华测导航等。

第三梯队:提供特定MEMS产品,如敏芯股份(仅加速度计)、赛微电子等。

六维力矩传感器作为高端力觉传感器,相关产业链概念股:

上游原材料与关键技术组件:

弹性体、应变体:这些材料是力敏元件的基础,能够将外力转化为微小的物理变形,对于传感器的灵敏度和精度至关重要。中信特钢方大特钢南钢股份等企业在提供优质弹性体材料方面占据重要位置;而瑞尔特中航电测华兰海则专注于应变体的研发与生产。

光栅尺、电容、PCB:这些组件在传感器中用于精确测量位移变化和信号处理,是确保传感器输出准确电信号的关键。奥普光电、禹恒光学、新天光电提供高精度的光栅尺用于精密定位;而电容、PCB等电子元件则由其他专业厂商供应,确保传感器的电子系统高效稳定。

中游力矩传感器制造:柯力传感、坤维科技、宇立仪器、海伯森、鑫精诚等企业作为中坚力量,通过集成上游材料和技术,设计制造出各种类型(如应变式、非接触式)的六维力矩传感器。这些传感器根据不同应用场景的需求,提供高度定制化的解决方案,满足从工业机器人到服务机器人,再到特殊环境作业机器人的多样化需求。

下游应用与影响:在人形机器人、工业自动化、医疗辅助设备等领域,六维力矩传感器的应用极大地提升了系统的智能化水平和作业效率。例如,在人形机器人中,传感器不仅增强了机器人对物体的精细操作能力,还提升了其行走和环境适应能力,这对于构建更加自主、安全的人机交互环境尤为关键。

以上三个方向的产品介绍和涉及相关市场产品的上市公司。

市场预测:据预测,到2035年,全球人形机器人市场的规模将达到380亿美元,出货量预计可达140万台,预计将渗透到10%-15%的危险和汽车制造岗位中,显示了人形机器人在工业应用中的巨大潜力和市场需求。

优必选Walker S的应用案例:优必选的工业人形机器人Walker S已经在蔚来汽车工厂中投入“实训”,成为全球首个在汽车生产线与工人并肩工作的实例,参与汽车装配和质量检查,标志着人形机器人技术在实际生产环境中的成熟应用。