机器人概念股开盘再度走强，爱仕达直线拉升封板
0分享至7月4日上午，机器人概念股开盘再度走强，爱仕达直线拉升封板，丰立智能、南方精工、昊志机电、巨轮智能等继续冲高。特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
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0分享至财联社6月27日电，秦川机床涨停，南方精工、中大力德、步科股份、通力科技、飞龙股份、巨轮智能等涨超5%。消息面上，近日特斯拉创建了一个名为TeslaAI的推特账号，并称“特斯拉正在制造自主机器人的基础模型”。财联社声明：文章内容仅供参考，不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。A股盘面直播机器人2023-06-2713:17:263631591阅读
专栏盘中宝风口研报狙击龙虎榜电报解读市场风险集中释放后，短期或有望迎来情绪修复，留意以下方向的试错机会跟踪主线板块的整段生命周期2小时前15w+阅读【数据看盘】实力游资近3亿抄底浪潮信息量化资金活跃度明显下降①一字跌停的浪潮信息获国泰君安上海江苏路营业部席位买入2.91亿。②量化资金席位活跃度下降，买卖个股金额相比此前明显减少。17小时前59w+阅读【焦点复盘】沪指放量探底回升，算力、数据方向再度重挫，连板股方向情绪逆势升温①龙头浪潮信息一字跌停带崩算力产业链，逻辑或受动摇制约修复空间；②外资净卖出超40亿，汇率因素压制股指短期难有大作为；③市场成交量无力向上突破，或有利情绪妖股连板接力。19小时前43w+阅读特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
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/阅读下一篇/返回网易首页下载网易新闻客户端为什么智能机器人需要力控 一、机器人的力控都有哪些方式11力觉属于机器人感知系统的重要组成部分之一机器人感知层是凭借感知技术通过获取和分析力觉
来源：雪球App，作者：价值目录，（https://xueqiu.com/7697110006/255461889）
一、机器人的力控都有哪些方式？1.1力觉属于机器人感知系统的重要组成部分之一
机器人感知层是凭借感知技术通过获取和分析力觉、触觉、视觉、位置等信息，实现对于外部环境和状态的理解，为人机的智能交互和柔性作业提供决策依据，是目前机器人实现智能自主操作的关键技术。在众多的感知方式中，力触觉感知系统能检测机器人末端执行器操作工件时所产生的三维力/力矩、接触信息，为机器人提供力觉感知环境，是系统完成操作作业的重要条件之一。力觉传感器主要布置在手腕、关节等多部位。区别于垂直单方向压觉力感知，机器人力觉感知是指机器人作业过程中对来自外界大部分力的感知，是机器人主动柔顺控制必不可少的环节，它直接影响着机器人的力控制性能，分布在机器人的腕部、躯干关节、脚部、手指等部位。
1.2力控是机器人实现柔顺控制的前提
机器人的运动控制可以分为位置控制、速度控制、力控。工业界传统的机器人都使用位置控制，在位置控制下，工业机器人会严格按照预先设定好的位置轨迹进行活动，但是，若机器人的运动过程中受到了障碍物的阻拦，会导致机器人位置追踪误差变大，这种情况下机器人会“出力”追踪预设的运动轨迹，导致机器人与障碍物之间产生巨大的内力，无法完成柔顺控制。
相比位置控制，力控对于机器人的柔顺控制更加重要。现在常用的机器人位置控制可以使机器人在与环境无相互作用力或相互作用力可忽略不计时完成任务，如喷涂、焊接等。然而在如抛光或打磨等应用场景中，仅使用位置控制将不能满足任务需求。这时需要引入末端执行器将力/力矩作为反馈量进行控制，智能调整运动轨迹，实现机器人的柔顺控制。比如：1）工业机器人：在工业机械臂表面抛光的场景下，表面处于不规则的状态，需要严格地控制末端抛光件与表面接触力的大小，因此需要不断获得末端执行器的力反馈，进行动态力反馈控制。2）人形机器人：波士顿动力的Atlas在不规则的雪地路面上行走时，路面情况无法通过提前建模预测，这种情况下，如果通过位置控制，无法规划出一条合理的位置轨迹，必须引入力控，才能实现动态控制。
1.3机器人的柔顺力控有哪些方案？
柔顺控制指机器人与环境进行物理交互时，通过采取一些新的柔顺元件，或者设计新的控制策略使得机器人具有柔顺性，采用相关柔性辅助元件使机器人展现柔顺特性的方式通常被称为被动柔顺，而通过设计相关柔顺控制策略作用于机器人使机器人展现柔顺特性的方式通常被称为主动柔顺。根据南京航空航天大学段晋军博士的分析来看，机器臂柔顺控制方式分为被动柔顺控制和主动柔顺控制，主动柔顺控制又分为直接力控、间接力控、混合位置/力控。
1.3.1被动柔顺控制：机械臂的被动柔顺控制是在机械臂的末端安装一个机械弹性结构（弹簧、阻尼），通过机械臂的弹性来实现力控的功能。这类力控方式工艺简单、成本低廉、对于机械臂无特殊要求，但是力控精度无法保证，机械臂拥有复杂的结构，有非线性的摩擦力、传动间隙，导致期望刚度无法精确获得，适用于对于力控精度要求较低的场景。
1.3.2主动柔顺控制：主动柔顺控制需要机器人获取对力信息和位置信息的反馈，利用力与位置的反馈信息结合相应算法去主动控制机器人运动或者作用力，分为直接力控和间接力控、混合位置/力控。间接力控：间接力控不是单纯的控制力或者控制位置，而是控制力与位置的相对关系，使得与机械臂的末端弹性结构通过软件算法来实现力控。间接力控根据控制原理的不同又分为导纳控制和阻抗控制。1）导纳：导纳控制广泛应用于实现机器人的主动柔顺从而完成拖动示教，其主要原因是导纳控制器能够建立环境与机器人之间的动态关系，利用虚拟刚度、阻尼、惯性参数创建从力到运动的映射。通过调节上述三种参数，改变机器人柔顺特性，使机器人服从人类施加的力并做出相应的运动。2）阻抗：阻抗控制是将控制器等效为阻抗系统，输入位置输出力。是由Hogan于1985年提出的主动柔顺控制策略，是目前柔顺控制使用较多的方法之一。阻抗控制本质为建立机器人在与环境交互过程中所受外界环境交互力与机器人姿态之间的映射关系，从而实现根据外界交互力调节机器人姿态的功能，进而实现机器人的主动柔顺。
直接力控：相比于间接力控，直接力控更适合于不考虑人机交互安全性的场景，比如打磨场景，需要精确的力输出在某个表面。这种力控方式主要包括电流环、基于一维力传感器、基于六维力传感器、基于关节扭矩传感器这几种方式。1）电流环：电机以恒定的电流运转，以产生恒定的加速力矩，这类力控无需额外的传感器，但是力矩精度差。2）基于一维力传感器：在机械臂的末端加装一维力传感器感知外力，仅适用于的控制一个方向的力，相对更好的控制精度。3）基于六维力矩传感器：精度远高于一维力传感器。4）关节扭矩传感器：主要应用于机械臂的关节处，精度介于电流环和力传感器之间。
混合位置/力控：通过位置反馈回路对力反馈回路进行调节进而控制末端执行器与环境的交互力，并将该算法应用于磨抛任务当中。
1.4历史上不同力控方案的机器人都有哪些案例？
被动柔顺控制案例：StarlETH机器人
被动柔顺控制指的是在力觉控制的末端执行器环节安装一个机械弹性结构（弹簧、阻尼），进而实现力控，StarlETH机器人属于这类力控方式，根据StarlETH机器人的相关论文表明，StarlETH内部的核心元件是高柔顺性系列弹性制动器，这种设计实现了扭矩的可控性，并且能够对接头角度、电机角度、弹簧的偏转实现精准测量。StarlETH机器人的关键元件为轻质高阻尼球型脚，通过内部的力敏电阻器感受力的变化，前端的传感器还包括IMU感受角速度和加速度来控制运动。
主动柔顺控制之阻抗案例：优必选、HYQ
1）优必选：优必选仿生机器人通过提取关节力矩或电流计算机器人末端受到的一个六维力和力矩，通过阻抗控制即可实现机器人的柔顺效果。
2）HYQ：为了实现机器人与外界环境进行交互，需要控制机器人的阻抗（接触点的运动和接触点力之间的关系），HYQ机器人通过控制阻抗实现了对于机器人的腿部控制。
六维力矩传感器在机器人实现力控
六维力矩传感器可广泛应用在科研、实验室、工业机器人领域，机器人通过六维力和力矩传感器感受末端力反馈可实现整体控制，这类力控是目前较为普遍实现力反馈的路径。
电流环实现力控案例：ABB的双臂机器人YuMi
ABB的双臂机器人轻质合金手臂均具有7轴自由度，能模拟人类肢体动作，在大幅提升空间利用率的同时，又能契合消费电子行业灵活敏捷的生产需求。ABB力控方式并没有使用力传感器，而是采用电流环的方式，所用的电机、减速机相对较小，产生的摩擦力也小，因此动力学辨识相对更准一些。但是由于没有力传感器，也就无法实现精准力控。
力/位置混合控制：IGrinder智能力控打磨解决方案
20年宇立仪器和江苏金恒联合开发出了智能力控打磨方案，该方案为典型的力/位混合控制案例，该方案集成了恒力控制和位置浮动功能，内置力传感器、位移传感器、倾角传感器和电气伺服控制系统，实时感知打磨力、浮动位置和磨头姿态等信息，能够自动补偿机器人姿态、轨迹偏差和磨料磨损，保证恒定的打磨压力，从而获得打磨效果的一致性。
总结：根据上述各类机器人力控方式来看，主动柔顺控制已经成为未来机器人与外界交互必经之路，以优必选的仿生机器人为例，该产品通过阻抗控制实现了抗性、柔顺性，在受到外力的情况下，仍然能够完成操作。而从目前主流柔顺力控方式来看，多数的均需要使用力传感器收集力反馈的信号，力/力矩传感器为各类机器人实现柔顺控制的核心部件，因此下文我们将重点分析力/力矩传感器的各个种类、成本、格局。
二、机器人的力传感器的种类有哪些？2.1从检测原理来看，电阻应变式传感器综合性能更优
从检测方法来看，力传感器可分为电阻式、电容式、电感式，光电式等。电阻应变式、电容式两类检测模式优势明显，有望在人形机器人中得到应用。
硅/金属箔电阻应变传感器有望应用于人形机器人。从不同类型的力矩传感器在稳定性、刚度、动态特性等维度的比较后，硅/金属箔电阻应变式传感器在稳定性、刚度、信噪比等多个方面具有优势，有望在人形机器人中得到应用。
2.2从感知维度来看，力传感器主要感知一维、三维、六维力
从力传感器的感知维度来看，力矩传感器可以分为一维到六维，测量维度的数量越多，产品难度越大、档次越高；从主流的传感器的测量维度来看，一、三、六维力矩为常见产品的，二、五维力矩传感器相对较少：
一维力传感器：标定坐标轴为OZ轴，如果被测量力F的方向能完全与0Z轴重合，那么此时用一维力传感器就能完成测量任务；比如称重传感器，只能测量垂直于地面的力，就属于一维力矩传感器。三维力传感器：力F的作用点P始终与传感器的标定参考点O保持重合，力F的方向在三维空间中随机变化，这种情况下用三维力传感就能完成测量任务，它可以同时测量Fx、Fy、Fz这三个F的分力。六维力传感器：空间中任意方向的力F，其作用点P不与传感器标定参考点重合且随机变化，这种情况下就需要选用六维力传感器来完成测量任务，同时测量Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz六个分量。六维力传感器内部的算法，可以实现解耦各个方向的力和力矩的干扰，使得测量的力矩更为准确；这类传感器更适用于参考点的距离较远，且随机变化情景，测量精度要求较高。
从人形机器人的工作原理来看，我们判断未来人形机器人的手腕、脚踝环节需六维力矩传感器、其他关节可以适用关节扭矩传感器。末端执行机构（手部、脚部）---六维力矩传感器：由于人形机器人末端执行机构主要为手部和脚部，执行的过程中力臂在几十到几百毫米之间，力臂较大且属于随机变化；而对于这两类环节的力也要求实现精确处理，因此这两类关节所受的力并非简单的一维、三维力，我们判断这个关节需要适用六维力矩传感器。其他关节---关节扭矩传感器：特斯拉人形机器人旋转执行机构类似协作机器人关节，而线性执行机构也通过滚珠丝杠完成直线运动，整体对于力的感知相对简单，我们预计其他关节需单轴力矩传感器。
三、如何看待多维力矩传感器的壁垒、成本、格局？根据前文的分析，机器人手部、脚部需要使用六维力矩传感器，而其他关节需要使用单轴扭矩传感器；相比单轴力矩传感器，六维力矩传感器定价较高，若人形机器人未来想要实现商业化落地，力矩传感器的降本为必不可缺的一环，我们将重点分析六轴力矩传感器的技术壁垒进而对于该产品的降本进行展望。
3.1从核心元件看壁垒：应变片性能要求高、安装工艺门槛高
从工作原理来看，电阻应变式力矩传感器核心部件为应变片，应变片的性能对于力矩传感器的整体性能影响至关重要。具体原理为将箔应变片安装在力矩传感器的金属体（也叫挠曲件）上，当施加到外力时，金属体充当“弹簧”轻微变形，进而带动应变片实现形变，应变计的形变会改变电阻，实现电信号的反馈。
安装难度大：从六维力矩传感器每个维度需要至少4个应变片，数十个应变片的安装对工艺提出较高要求。从全球龙头六维力矩传感器公司ATI的产品内部构造来看，六维力矩传感器的内部为内轮毂，通过梁与外壳来连接，每个维度具有至少4个应变片，考虑到抗温漂等性能需求，单个六维力矩传感器的上可能需要30-40个应变片，而组装的关键环节贴片、组桥、配平、温度补偿均需人工在极其狭小的空间内完成，安装工艺具有较高技术壁垒。
应变片性能直接影响传感器性能：应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，其原理是在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应地发生变化，因此应变片的性能直接决定了多维力传感器的灵敏度、量程、分辨率、刚性等静动态性能指标。
3.2从性能看壁垒：串扰、精度、准度要求较高，定制化研发难度大
研发难度大：六维力矩传感器的研发并非将一个三维力和三个扭矩传感器结构的简单叠加，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，再加之六维联合加载标定的复杂性，六维力矩传感器的难度远超过单维力矩传感器的研发难度。性能要求高：根据坤维科技公众号，多维力矩传感器的核心性能指标为串扰、精度和准度，国内外该指标差距较大。串扰：该指标用来衡量多维力传感器各测量方向间的耦合影响，可以反映测量误差水平，是体现产品性能的关键指标之一。精度：该指标衡量了测量结果之间的重复性。准度：测量结果与理论真值的偏离程度。准度其实涵盖了滞后、线性、蠕变等误差因素，更能体现产品的综合性能，是多维力传感器最为核心的技术指标之一。
3.3六维力矩传感器的成本主要来自于应变片和人工加工成本
成本端：我们判断六维力矩传感器的成本核心在于应变片、加工成本。应变片：根据前文分析，单个六维力矩传感器所需要应变片的数量至少为24个，考虑到抗温漂、蠕变等需求，一般单个六维力矩传感器的应变片的数量约为30-40个；根据淘宝价格，海外应变片头部厂商HBM单个应变片的价格在100-200元，因此单个六维力矩传感器应变片的成本在5000-6000元。
加工成本：六维力矩传感器成品对于精度、准度要求极高，因此人工加工技术壁垒较高，短期无法实现自动化生产，我们预计六维力矩传感器人工成本超过10%。价格端：目前海外六维力矩传感器龙头ATI产品价格4000-8000美金之间。
展望：根据前文分析，六维力矩传感器的超50%的成本来自于应变片和人工费用，我们认为随着国产应变片的参数持续突破及加工能力提升，以及人形机器人需求爆发后，未来降本空间充足。
3.4空间：22年全球力矩传感器市场规模达80亿美元
2028年全球力矩传感器市场规模将达137亿美元。根据imarcgroup数据，2022年全球力矩传感器市场规模为82亿美元，预计2028年将达137亿美元，期间GAGR达8.9%。
3.5厂商梳理：海外厂商性能优异，国内市场尚未出现龙头
国内厂商宇立仪器、坤维等厂商部分指标对标海外产品。全球六维力矩传感器的龙头为ATI，根据zoominfo数据，22年ATI收入达到8820万美元，而国内多数厂商尚未形成大规模收入。从产品性能来看，分辨率、灵敏度、抗干扰能力强是机器人力觉传感器的主要性能要求，国内厂商已在部分指标对标海外头部厂商。
四、投资分析4.1$柯力传感(SH603662)$：应变式传感器核心供应商，盈利能力维持高位
柯力传感近年营收规模、归母净利润稳定增长。2018-22年，柯力传感营业收入/归母净利润从7.1/1.4亿元提升至10.6/2.6亿元，期间GAGR达10.6%/16.5%。系高端产品放量，1Q23归母净利润增长至0.6亿元，同比增长60%。
费用管控有力，盈利能力稳定。柯力传感销售费用率/管理费用率从2018的8.0%/8.1%降至22年5.4%/7.1%，期间降幅为2.6pct/1.0pct，费用管控有力。盈利能力端：近3年净利率、毛利率持续提升，从38.3%、24.8%提升至40.8%、26.5%。
应变式力传感器龙头，市占率达30%。柯力传感2022年应变式传感器产量为336.7万只，根据华经产业研究院数据，22年中国应变式传感器产量为1122.6万只，柯力传感市占率达30%。
柯力传感在电阻应变式传感器积累深厚，具有拓展至机器人力矩传感器新蓝海市场的潜力。应变式传感器精度高、技术成熟成本低、测量范围广，有望在机器人力矩传感器中使用。柯力传感作为国内电阻应变式传感器龙头，产品囊括17个品类，其中包括两款扭矩传感器。我们认为，柯力传感在电阻应变式传感器有较深厚积累，有进入机器人力矩传感器新蓝海市场的潜力。
4.2$汉威科技(SZ300007)$：控股苏州能斯达，拓展柔性微纳传感器
收入稳步增长，归母净利润扭亏转盈。汉威科技近5年来营收稳步增长，2022年实现收入24.0亿元，同比增长3.4%。2020年以来，汉威科技积极调整产品结构，增强管理，归母净利润实现扭亏为盈，2022年实现归母净利润2.8亿元，同比增长4.9%。
受下游投资放缓，盈利能力短期承压。汉威科技2022年受下游环保行业投资放缓，需求较差，营收增长缓慢导致盈利能力短期承压，毛利率、净利率为28.4%、11.5%，同比下降5.1pcts、3.5pcts。
控股苏州能斯达，拓展柔性传感器。汉威科技战略眼光较为前瞻，2016年以来通过股权收购，累计持有苏州能斯达56.5%股权，通过股权控制，掌握了5大柔性核心技术、8大产品系列，以及一条1000万支柔性传感器的印刷线和组装线。产品下游应用广泛，机器人领域导入推进中。汉威科技目前下游应用主要围绕消费电子、IOT和医疗健康领域。机器人应用方面，苏州能斯达研发的多模态柔性微纳传感器能很好的实现人与机器的识别、反馈、交互功能。
4.3$海川智能(SZ300720)$：入股坤维科技，补强力传感器能力
瀚川智能营收加速增长，规模效应有望提升盈利能力。2022年开始，瀚川智能营收加速增长，截至1Q23，营业收入达1.8亿元，同比增长83.5%，同期归母净利润达-0.4亿元，系规模扩张期，费用均摊较高所致。
持有坤维科技5.04%股权，进一步完善传感器领域的技术布局。瀚川智能于2020年11月通过全资子瀚川智能皓星投资入股常州坤维科技，截至目前，持股比例达5.04%。坤维科技是国内六维力传感器核心供应商，该产品在协作机器人末端附件领域市场占有率位居国内前列，瀚川智能有望通过股权关系加深彼此合作，进一步完善传感器领域技术布局。
4.4中航电测：军用智能测控龙头，力传感产品品类丰富
中航电测为国内智能军民用智能测控龙头。18-21年，中航电测营收、归母净利分别从13.9/1.6亿元增长至19.4/3.1亿元，期间CAGR分别达到11.8%/25.3%。22年中航电测受到乘用车检测行业政策调整影响，并加大研发投入，营收、净利润有下滑。
中航电测具有多款应变片、压力传感器、扭矩传感器。根据中航电测22年年报披露，中航电测传感控制业务开始进军机器人业务，未来有望受益人形机器人产业链对于力传感器需求放量。
此为报告精编节选，报告原文：
《机械设备-机器人行业研究：为什么智能机器人需要力控？-国金证券[满在朋]-20230709【23页】》
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