电子行业专题报告：人形机器人专题—平衡控制

证券研究报告 | 行业专题 | 电子 http://www.stocke.com.cn 1/9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 电子 报告日期：2023 年 12 月 25 日 人形机器人专题—平衡控制 ——行业专题报告 投资要点  平衡稳定是人形机器人的基础和难点 人形机器人的双足移动方式在复杂环境下优于其他运动方式（轮式移动、履带式移动等）的一个重要原因是它更加通用灵活, 能够实现上下楼梯、跨越障碍、在不平整地面行走等动作，使其能够适应多种应用场景，如特种服务领域面向恶劣条件、复杂地形作业，以及民生服务领域的家政、理疗护理等。人形机器人的双足形式一方面能够满足复杂地形的行动要求，使机器人具备在多种环境下工作的能力，另一方面也由于高维、非线性、欠驱动等特点，给机器人的平衡稳定控制带来较大的技术难度。双足机器人的关节自由度一般高于常见的六自由度工业机器人，动力学模型非常复杂，包含了连续变量动态系统、离散事件动态系统以及两者相互作用的混杂系统，因此，控制双足机器人姿态稳定是该领域的难点之一。  惯性测量单元可用于机器人平衡稳控 为了实现对机器人姿态的控制，通常做法是在机器人躯干部位安装多种惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU），并且在足底安装多个压力传感器，通过采集各种传感器的实时数据得到机器人的整体姿态信息，然后利用平衡控制算法来实现机器人静态和动态的平衡稳定。一个 IMU 通常包含三个轴向的陀螺和三个轴向的加速度计，以测量物体在三维空间中的角速率和加速度。实际应用中，可采用 IMU 或者分立的陀螺仪与加速度计作为姿态校正检测单元。  惯性传感器市场份额集中，替代空间大 根据 Yole 发布的 Status of MEMS Industry 2022，2021 年世界 MEMS 惯性传感器市场规模约 35.09 亿美元。其中，2021 年 MEMS 陀螺仪和 MEMS 加速度计市场规模达到 15.93 亿美元，占全球 MEMS 行业总市场规模的 45.40%。根据头豹研究院公司发布的《2022 年中国 MEMS 传感器行业概览》，2021 年中国 MEMS 惯性传感器市场规模约 136.00 亿元。世界 MEMS 惯性产品市场份额集中在 Honeywell、ADI、Northrop Grumman/Litef 等海外行业巨头手中，市场份额前三的公司合计占有 50%以上的份额。国产厂商目前市场份额占比较少，替代空间广阔。  相关企业 芯动联科；美泰电子；华依科技；敏芯股份。  风险提示 技术进展不及预期；需求不及预期；技术方案被替代。 行业评级: 看好(维持) 分析师：蒋高振 执业证书号：S1230520050002 jianggaozhen@stocke.com.cn 研究助理：陈颖 chenying01@stocke.com.cn 研究助理：陈诗含 chenshihan@stocke.com.cn 相关报告 1 《美光业绩指引乐观，存储板块盈利趋势上行》 2023.12.24 2 《【消电创新】苹果 VisionPro发售在即，继续重视 MR 创新链》 2023.12.18 3 《国内新能源车月产销量首超百万，L3 智能驾驶加速上路》 2023.12.17 行业专题 http://www.stocke.com.cn 2/9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 正文目录 1 平衡稳定是人形机器人应用的基础 ........................................................................................................... 4 2 惯性测量单元用于机器人平衡稳控 ........................................................................................................... 5 2.1 惯性传感器 ......................................................................................................................................................................... 6 2.2 相关供应商 ......................................................................................................................................................................... 7 3 风险提示 ....................................................................................................................................................... 8 行业专题 http://www.stocke.com.cn 3/9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图表目录 图 1： 人形机器人在各种场景下保持稳定 .................................................................................................................................... 4 图 2： 人形机器人姿态稳定控制 .................................................................................................................................................... 5 图 3： 人形机器人基于惯性测量单元的稳定控制结构 ................................................................................................................ 5 图 4： 全球 MEMS 惯性传感器市场规模（单位：亿美元） .................................................................................................... 6 图 5： 中国 MEMS 惯性传感器市场规模（单位：亿元） .................................................................