2023年來,人形機器人產業持續火熱,作為機器人產業鏈中的重要基礎部件,人形機器人產業的火熱也帶旺了市場對多條傳感器賽道的關注,其中,以六維力傳感器、柔性傳感器(觸覺傳感器)、IMU慣性傳感器、視覺傳感器等為代表。
在5月10日,一家傳感器初創企業——無錫弓望傳感技術有限公司(下文簡稱“無錫弓望”),宣布獲得數千萬人民幣的Pre-A輪融資,資料顯示,本輪投資方為中芯聚源、弘暉基金、上海電科、思佰益、紅杉中國。
值得一提的是,投資方中包含了中芯聚源、紅杉中國等“明星”資金。紅杉中國是無錫弓望老股東,早在2023年3月份的天使輪中就已投了無錫弓望,中芯聚源是國內芯片制造代工龍頭企業中芯國際設立的一家私募股權投資機構。
無錫弓望為什么能獲得紅杉中國、中芯的青睞?人形機器人背后,又一條傳感器賽道興起!
▲來源:天眼查
據參與本輪投資的弘暉基金披露,無錫弓望是國內首家大規模生產電感式位置傳感器的企業,公司創始人來自于INVT和海德漢,擁有近20年伺服系統及位置傳感器領域的開發和量產經驗。
INVT(英威騰)是國內工控行業第一家A股上市企業,是內資品牌中變頻驅動器生產規模最大的企業,其變頻驅動器在海外市場占有率第一,國內市場占有率第二。海德漢(HEIDENHAIN)則是一家全球知名的德國工業傳感器企業,成立于1948年,產品包括直線光柵尺、角度編碼器、旋轉編碼器和CNC數控系統等,海德漢是全球編碼器產品重要供應商之一,海德漢與歐姆龍、霍尼韋爾、堡盟、Posital Fraba等公司主導了全球編碼器市場。
據無錫弓望官網介紹,公司成立于2021年12月,2022年完成了首款電感式編碼器的樣機研發,并迅速形成GIC/GIF/GIS三大產品系列。
成立僅僅一年半時間,即在2023年3月份獲得紅杉中國、三一創投的首輪融資,但相關投資金額未披露。2023年7月發布伺服電機編碼器,并于2024年3月推出機器人專用電感編碼器,將機器人應用作為公司重要發展方向。
▲來源:無錫弓望官網
目前,無錫弓望的傳感器產品,應用于機器人關節、工業伺服和醫療設備等領域,并與機器人、智慧安防等多個領域的龍頭和上市公司建立了合作關系,并將擴展在人形機器人、超精密轉臺、線性傳感器、新能源汽車等新興領域的應用。
▲來源:無錫弓望官網
什么是編碼器?年復合增長率達8.4%,腳踩智能電動汽車、人形機器人兩大熱門增長賽道
編碼器(encoder)是一種用來測量機械旋轉或位移的傳感器,這種傳感器能夠測量機械部件在旋轉或直線運動時的位移位置或速度等信息, 并將其轉換成一系列電信號。
▲伺服電機編碼器結構,來源:網絡
編碼器的主要分類方面,按測量類型主要有直線/線性編碼器、旋轉編碼器;按位置輸出信號,主要有絕對值編碼器、增量編碼器;按傳感技術,主要有光學傳感編碼器、磁感應編碼器、電容式編碼器、電感式編碼器。
▲來源:華經產業研究
總體來說,光學傳感編碼器、磁感應編碼器、電容式編碼器、電感式編碼器的主要區別有:
光學編碼器的優勢為分辨率、準確度較高,但是碼盤在灰塵、油污環境中易受污,影響可靠性和精度;磁編碼器在精度和分辨率遜色于光學編碼器,其優勢在于感應原理為未接觸式(通過測量磁場的變化感應),不易受到惡劣環境的影響,更耐用、抗振和抗沖擊;電容式編碼器分辨率、準確度較高,但在惡劣條件下并不可靠,尤其是在有冷凝和灰塵的環境中;電感式編碼器精度、分辨率均較高,且耐受灰塵、油污,但其對磁鐵的距離和方向非常敏感,稍有偏離則容易造成測量誤差。
▲不同技術原理編碼器區別,來源:網絡
據咨詢機構Future Market Insights發布的一份報告顯示,2023至2033年期間,全球編碼器市場預計將以7.6%的復合年增長率增長。編碼器銷售的估計價值在 2023 年為 23 億美元,到 2033 年為 48 億美元。
具體到中國市場,2023年中國編碼器市場價值約為2.258億美元。預計2023年至2033年該市場的復合年增長率將達到8.4%。中國在編碼器消費方面是一個突出的國家。這歸因于汽車和其他制造業對編碼器的需求大幅增長,以及最終用途行業的增長。
據華創證券報告顯示,人形機器人、工業母機、新能源汽車等新興產業,將成為編碼器重要增量市場,
機器人中的傳感器主要分為兩類:本體感知和外部感知。機器人的發展伴隨著傳感器種類的增加和性能的提升,通過傳感器收集的信息,機器人可以完成各種任務,包括測量力量、檢測物體、導航和定位、碰撞檢測以及視覺交互等;對應人類的感知能力,傳感器可以實現人形機器人的感知層架構。
當前人形機器人主要關注五大傳感器:力/力矩、IMU、視覺、觸覺和編碼器,分別對應動態規劃(力覺反饋)、姿態調整、視覺交互、手部感知(皮膚)和關節控制。
編碼器主要應用在人形機器人的旋轉、直線執行模組和靈巧手,單特斯拉 Optimus編碼器需求量 50+,價值量約為7500元,若在2025年實現100萬臺目標交付量,有望為編碼器帶來70億級別的增量市場。
新能源汽車方面,根據對新能源汽車解決方案的拆解,磁編碼器主要應用在逆變系統、電機冷卻系統和啟動發電機系統,相比傳統燃油車,單車價值量提升至少500元;疊加國內新能源汽車滲透率的快速增長,帶動了磁編碼器新增市場空間的充分釋放。
據 Yole 對于整體磁傳感器下游行業的統計和預測,汽車應用的占比已經超過了整體市場的 50%。隨著汽車向電動化、智能化發展,磁編碼器的應用范圍預計將進一步擴大。
▲新能源汽車三電系統
工業母機方面,在自主 可控、更新周期及產業轉型三因素共振的推動下,機床行業正向中高端邁進, 光柵編碼器作為機床的核心零部件,應用前景非常廣闊。我們以五軸數控機床為例,測算單臺機床光柵編碼器價值量約為5000元。
據焉知人形機器人統計,目前國內知名編碼器企業主要有:
禹衡光學:中國公司,專注于編碼器的研發和生產,主要是光柵編碼器業務。禹衡光學前身長春第一光學儀器廠于1965年成立,1986年開始引進日本制造技術,確立編碼器產品為發展重點,逐步形、成自主知識產權和品牌;2013年,被奧普光電收購。
匯川技術:中國公司,2011年通過外延收購設立長春匯通光電技術有限公司,具備關鍵光電編碼器自主生產能力,匯通光電產品涵蓋旋轉/直線,增量/絕對式光電、磁編碼器。
昊志機電:中國公司,公司攻克智能機器人用高精度編碼器。
偉創電氣:中國公司,公司自制光電、磁編碼器均進入小批量驗證階段,在通用伺服上啟動試用,同時公司在機器人領域布局的伺服一體輪和軸關節均采用自制編碼器。公司計劃逐步推進提升編碼器自用比例,預計在2024年,待市場驗證成熟穩定后逐步實現替代。
鳴志電器:中國公司,擁有超過10個系列的編碼器產品,搭配空心杯和無齒槽電機,尺寸覆蓋(8-p22,技術類型為磁編,光編等推出全新MH13/MH22高性能編碼器,更高規格的芯片拓寬性能和應用場景,為公司首款匹配高速無齒槽電機的高速編碼器,設計緊湊,實現小型化(直徑約13mm)。
禾川科技:中國公司,2011年成立,并于2022年在科創板上市,禾川在編碼器技術上取得了重要突破,尤其是在磁編碼器的研發上。禾川的磁編碼器分辨率達到17位,精度達到30角秒,覆蓋了大多數工業自動化控制場景。此外,公司的光編碼器分辨率也達到了25位。
艾迪科:中國公司,2013年成立,專業研發、生產工業傳感編碼器。
結語
隨著人形機器人的火熱,多條核心傳感器賽道獲得資本青睞,其中六維力矩傳感器、IMU慣導傳感器、視覺傳感器、觸覺(柔性)傳感器、編碼器是最主要的傳感賽道。
電感式編碼器憑借編碼器精度、分辨率均較高,且耐受灰塵、油污等優勢,在機器人應用中崛起,磁編碼器在新能源汽車中應用廣泛,然而,中國高精度編碼器仍高度依賴于進口,國產化空間巨大。
電感式編碼器會成為人形機器人編碼器的首選嗎?
審核編輯 黃宇
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