特斯拉BOT感官系统严重低估，传感器望成史诗级变革核心

　　特斯拉即将推出的人形机器人有望使人类的生活方式发生史诗级的变革，从而开启一个全新时代，基于全球约4亿人力劳动替代的假设，一个百万亿级别的市场，充满爆发性的未知和机遇。
　　根据全球科技情报公司ABIResearch的最新报告，到2027年，智能家居系统和消费者机器人的各种类型的传感器将从2021年的18亿个增加到46亿个。传感能力的革命将是下一波智能家居自动化和采用的基础，使智能家居系统和消费者机器人能够更好地匹配用户的偏好，并解决更广泛的问题。
　　从二级市场的表现来看，目前关注度最高的是机器人核心的零部件，以国内供应商最有可能介入的减速器为代表。这是务实之选，但未免受制于现有工业机器人的经验，仅仅考虑了机器人的行动能力。但一个完整的人工智能型机器人，还需要感知能力、学习能力，甚至是思维能力。
　　考虑到未来家庭或者社区应用场景，传感器可能才是人形机器人最能区别于工业机器人的核心部分。根据民生证券近期的机器人产业链研究报告发现，相较工业机器人，在传感器的角度，人形机器人全身需要多处传感器，因此在生产成本中也占有较高的比重（如下图所示）。如果特斯拉人形机器人落地，一些原本已进入特斯拉产业链的传感器供应商，机会更为明显。
　　我们目前能够看到的最贴近未来的人形机器人案例之一，是波士顿动力的Atlas。自2016年首次亮相以来，波士顿动力双足机器人Atlas刚出场时其形象还人不人鬼不鬼，在滚动履带上甩着两条扭曲的大长腿，随后不仅外观越来越炫酷，而且新技能不断刷新人类认知。最近的一段公开视频显示，Atlas连续地越过台阶，跑过斜坡，走过平衡木，甚至还单手支撑身体越过横杆，一系列动作下来灵巧度不输人类。从简单完成事先设定的编程，到自主行动，Atlas靠的正是传感器感知环境。
　　最初版本的Atlas头部装有激光雷达和立体传感器，这能够帮助它躲避障碍物、识别地形变化、辅助导航等。在2018年的迭代中，Atlas可以利用计算机视觉来标记和定位自己，以帮助其在跑步和跳跃过程中准确定位落脚点。但是这还远不能支撑Atlas自主行动，它需要将传感器数据转换为对决策和规划身体动作有用的信息，以识别障碍物和自主导航。现在，Atlas可以利用头部的RGB摄像头和TOF深度传感器获取更加全面的环境信息。
　　事实上，现代人的生活已经被大量的传感器渗透，而且呈现多传感器深度融合的趋势。更广为人知的应用是汽车。传感器作为实现智能化的核心硬件，重要性并不亚于动力系统。汽车传感器可根据使用目的不同分为车身感知传感器和环境感知传感器。车身感知传感器提高了单车自身的信息化水平，使车辆具备感知自身的能力，主要包括位置传感器、压力传感器、温度传感器、（线）加速度传感器、角（加）速度传感器、空气流量传感器、气体传感器。环境感知传感器实现了单车对外界环境的感知能力，帮助汽车计算机获得环境信息并做出规划决策，主要包括车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达。
　　中金最新研究报告称，汽车行业电动化、智能化功能持续迭代，感知层成为自动驾驶核心部件之一。随着高级别辅助驾驶从L1到L5的持续突破，感知层在车身状态和环境感知两大维度进行品类升级和扩张。经测算，2026年全球、中国汽车传感器市场空间分别有望达到38031449亿元。以智能化汽车作为参照，机器人的传感器将开拓出一个全新的市场。考虑到机器人执行任务以及应用场景的不同，较汽车有着明显的不同。环境感知方面，以人的五感来对比，汽车以视觉、听觉为主，而机器人增加了触觉，甚至还有嗅觉（不排除将来有味觉）。自我感知方面，因为动作的复杂性，需要更精准的姿态感知、力量感知、速度感知。
　　随着物联网等新兴产业的兴起，传感器产业成为世界各国在高新技术发展中争夺的一个重要领域。改革开放30年来，我国传感器技术及其产业取得了长足进步，建立了传感技术国家重点实验室、微米纳米国家重点实验室、国家传感技术工程中心等研究开发基地。目前从材料、器件、系统到网络我国已形成较为完整的传感器产业链。国务院印发的十四五数字经济发展规划将传感器列入战略性前瞻性领域，强调关键产品自给保障能力。
　　本文重点整理几个极有可能因为特斯拉人形机器人普及带来巨大增量的传感器细分领域。
　　1、导向、位置、速度传感器
　　在工业机器人领域，位置、速度的感知涉及到运动控制，包括机器人控制运动速度，同时也包括对运动部件的位置、加速度等进行实时的感知，使各个部件之间的动按照预期的运动轨迹和运动参数进行。不同于传统的纯机械控制系统，如今运动控制系统几乎完全是通过计算机进行处理，传感和反馈为系统收集机械的重要运动数据，之后采用电动机来执行。此外，如果让机器互联互通，还可以实现工业物联网（IIoT）体系下的更大规模的协同。
　　万讯自控是一家专注于研发、生产与销售智能自动化仪表、工业机器人3D视觉系统、中高端数控系统等工业自动化领域产品的国家高新技术企业。除了传统压力传感器和气体传感器，公司还有新型传感器。控股子公司广州精信仪表电器有限公司开发的导向传感器及悬浮传感器成功应用于由中国中车时速600公里高速磁浮列车项目。
　　值得一提的是，子公司深圳视科普机器人有限公司专注于机器3D视觉控制领域最具挑战性的BinPicking技术的开发，公司基于3D视觉AI机器人运动规划，控制技术和智能抓手等软硬件核心技术，解决工厂自动化最后一公里的任务，开发能够替代专业技术工人的智能机器人解决方案及工作站。目前，公司的AI机器人方案已获特斯拉等行业巨头的订单。
　　锐奇股份致力于高等级专业电动工具的研发生产，产品广泛运用于工业制造及大型基础设施建设，为航空航天、船舶、汽车、石化、工程机械、建筑等与国民经济发展密切相关的行业进行专业配套。公司拥有多项行业先进的在线测量关键核心技术和测量软件核心算法，以及强大的客户需求定制能力，对测量传感器的研究以及客户现场应用有着深入的理解和经验。
　　苏州固锝为国内集MEMS传感器设计和封装于一身的领先企业，从事加速度计、陀螺仪等惯性传感器研发及制造，可用于手势动作获取。公司部分产品已被特斯拉车灯供应商采用，并已量产交付。
　　2、压力、温度传感器
　　压力传感器就是把压力转化成电信号的一种传感器。依据压力传感器的工作原理，可将其划分成电容式、压电式、压阻式传感器。压力传感器是检测固体以及气体等物质之间的一种作用能量的合称。
　　温度传感器就是将温度高低转化成另外一种信号、电阻值大小的设备。通常所见的就是热敏电阻传感器或者热电阻传感器等。在电动机等一些设备或部件需要过热保护的部位，应当安装相应的温度传感器，从而进行一定的过热保护。
　　康斯特成立于1998年，专注于高品质压力、温度校准产品研发、生产和销售，客户主要来自电力、石油、化工、冶金、计量、制药、交通等领域。公司此前披露相关常规压力校准设备供货特斯拉。
　　森霸传感是中国最先进的被动式红外传感器制造商之一，产品主要包括热释电红外传感器系列和可见光传感器系列两大类，在中国市场占有率超过50，并出口到巴西、韩国、以色列、英国、美国等国家。
　　苏奥传感主营汽车零部件和汽车智能产品及各类车用传感器，新能源零部件主要有电机绝缘环、高低压滤波组件及电池包结构件等，传感器应用在新能源车上的压力传感器、速度位置传感器及电流传感器等产品。新型传感器业务处于快速发展阶段，高精度压力传感器在自动驾驶、智能水务、移动气象检测等领域具有良好的应用前景。公司拥有汽车传感器芯片的自供能力。
　　康拓红外子公司轩宇智能作为特种机器人研制与产业化平台，核心产品为特殊作业机器人，包括：智能精密装配系统、自动化平台、探测机器人系统。公司机器人可在发生放射源失控或其他应急事故时，通过自带剂量率传感器、表面沾污传感器、谱仪等探测器对现场环境作出第一时间快速评估，并可通过自带多关节机械臂对放射源进行掩盖、回取、搬运操作。此外，康拓红外称其低轨卫星宇航级芯片能胜任SpaceX旗下的Starlink卫星互联网项目。
　　3、触觉传感器
　　触觉是机器人获取环境信息的一种仅次于视觉的重要知觉形式，可直接测量对象和环境的多种性质特征。机器人触觉传感器的主要功能分为两种：第一是检测功能，包括对操作对象的状态、机械手与操作对象的接触状态以及操作对象的物理性质进行检测；第二种是识别功能，即在检测的基础上提取操作对象的形状、大小和刚度等特征加以分类和目标识别。
　　目前，科学家们借鉴仿生学原理，参照人类皮肤对环境的敏锐感知改进触觉感应器，不断发展其性能，甚至令机器人触觉感应器获得了电子皮肤的称号。清华大学智能技术与系统国家重点实验室和河北清华发展研究院联合成立的人工智能与机器人创新中心对机器人触觉感知领域进行了深入研究，研发成果包括灵巧手及触觉传感器，通过线驱动实现多种手势及多种手型，同时还配有多阵列触觉传感器和多感知指尖装置。
　　汉威科技以传感器为核心，将传感技术、智能仪表技术、数据采集技术、地理信息和云计算等物联网技术紧密结合，形成了传感器监测终端数据采集空间信息技术云应用AI的系统解决方案。公司研发的柔性压力传感器具有柔软、轻薄、灵敏度高等特征，对基于柔性电子皮肤的智能穿戴设备在智能可穿戴、生理健康信号监测、远程医疗等领域有广阔的应用前景。控股子公司苏州能斯达研发的在新型柔性触觉传感器类脑交互方面的一个应用，也是能斯达未来关注和布局的方向之一。目前能斯达的电子皮肤已有小批量商用。
　　4、扭矩传感器及力传感器
　　在汽车上，扭矩传感器位于汽车的电动助力转向系统（EPS），以获取方向盘力矩信号和转角信号。就工业机器人而言，扭矩传感器是用于测量反作用扭矩和旋转扭矩的传感器。扭矩传感器可缩短响应时间并提高精度，从而提高机器人系统的安全性和可靠性。和工业机器人不同，人形服务机器人需要同工人进行交互，因此对安全性要求愈发强烈，需要集成大量监测和控制技术。其中一个技术是安全扭矩传感器，它可监测协作机器人上各种旋转枢轴点的机械扭矩。安全扭矩传感器通常集成在协作机器人的关节单元中。关节单元是一个完整的系统，通常包括一个或多个角度传感器，以及电机和减速机。关节单元可驱动机器人每个手臂的运动，而扭矩传感器用于检测电机和减速机内的扭矩。
　　此外，机器人工作中需要大量的力检测和力反馈数据，来确定抓取物体过程中的力度是否合适，以及通过不同的称重数字保证制造过程的一致性。力传感器是将力的测量值转换为相应电信号的器件，分为单维、多维等类型。力传感器能检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。力传感器最基本的特性是灵敏度、稳定性、可重复性和精度。此外，力传感器还能够在正常使用和操作过程中承受一定程度的高过载（包括意外跌落和其他不可预见的压力）而不会损坏。
　　八方股份是国内最早从事电踏车电机及配套电气系统设计、研发、生产、制造的企业之一，公司拥有两大类共计80余种型号的电机产品，能够与多个型号的控制器、仪表及电池等电气产品相配套。公司2014年成功自主开发出五通碗力矩速度传感器，成为国际上少数具备力矩传感器核心技术和自主生产能力的企业之一，其产品技术指标达到国际先进水平。目前，八方股份的产品在国际市场上已能够和与德国博世、日本禧玛诺等国际顶尖品牌分庭抗争。
　　中航电测是中国航空工业集团有限公司下属企业，业务涵盖航空军品、传感控制、智能交通、工业软件四大业务板块，是国内提供军民用智能测量和控制产品及系统解决方案的领先企业，形成了以力、电、光、温度、位移、卫星定位、图像识别等多参数测量、分析和控制集成开发为核心技术、服务支持全球客户的集团化企业。中航电测此前业部与西安交通大学联合组建西安交大中航电测机器人研究中心，在焊接机器人、建筑机器人方面开展全面的产学研合作，与西北工业大学联合组建西北工大中航电测机器视觉与智能识别联合实验室，在微米级图像采集与计算机处理算法方面开展深层次的合作研究。
　　5、声音传感器
　　听觉传感器是一种可以检测、测量并显示声音波形的传感器，应用广泛。在某些环境下，机器人需要测知声音的音调和响度、区分左右声源甚至需要判断声源的大致方位；有些条件下，机器人需要与人类进行语音交流。因此，听觉传感器的存在能够使机器人更好地完成这些任务。根据需要，一般RA（RobotAudition，机器人听觉）的功能包括声源信号的定位与分离、自动语音识别和说话识别等。近几年随着多传感器机器人的兴起，机器人的视听觉交叉感知技术研究成为新的热门。2017年12月，国内首创的视听机器人在深圳正式发布，标志着家庭服务机器人的智能化迈向了新的高度。
　　A股公司共达电声专注声学领域的发展，产品广泛应用于众多著名汽车厂商中高端车型。由长安、华为、宁德时代共同打造的首款车型阿维塔E11上市在即，共达电声将为该款车型所搭载的主动路噪消减技术提供RNC传感器。歌尔股份是国内声学行业龙头，声学零部件方面主要是扬声器、受话器、麦克风、耳机四大方面，提供了AirPod中的两颗MEMS麦克风。
　　6、视觉及空间传感器
　　这一部分国内产业链关注度一直比较高，视觉部分之前证通社关于机器视觉的文章讲了一部分，汉王科技、联创电子、凌云光、奥普特等近期关注度也较高。其他关于各类激光雷达（炬光科技、永新光学、水晶光电、巨星科技等）、毫米波雷达（德赛西威、华域汽车等）、超声波雷达的研究也很多。