机械行业一周解一惑系列：人形机器人-视觉与IMU传感器的再讨论

本周关注：福斯达、奥普光电、冰轮环境、三花智控
本周核心观点：关注业绩预期表现较好的出口链及人形机器人
视觉传感器：人形机器人中主要采用立体视觉与TOF 法。1）当前主流的的视觉方案分为飞行时间（TOF）法、立体视觉法、结构光法。飞行时间法（TOF）主要利用信号在两个被反射面之间往返的飞行时间来测量节点间的距离，结构光法通过投影仪向目标物体投射具有特殊结构的图案并使用另一个相机去观察在三维物理表面成像的畸变情况，立体视觉法指从不同的视点获取两幅或多幅图像重构目标物体3D 结构或深度信息，目前立体视觉3D 可以通过单目、双目、多目实现。2）综合分析特斯拉、优必选、小米、波士顿动力，综合成本与性能考虑，目前人形机器人中主要采用TOF 法与立体视觉法。特斯拉Optimus 机器人的3D 传感模块以多目视觉为主，优必选WALKERX 采用基于多目视觉传感器的三维立体视觉定位，小米发布的CyberOne 机器人所搭载的Mi-Sense 深度视觉模组是由小米设计，欧菲光协同开发完成，而据欧菲光公开的资料，其机器视觉深度相机模块主要由iToF 模组、RGB 模组、可选的IMU模块组成。波士顿动力的Atlas 头部有两个摄像头其中一个是TOF 深度相机。
视觉传感器分为消费级与工业级，不同情形下单价有差异。消费级3D 视觉方案对于精度的要求更低，对成本的控制更为严格。以奥比中光披露的数据作为参考，其整体产品对B 端的平均售价在100-1000 元，C 端零售价在1000-2000 元，主要产品系列为TOF 方案，以及单目/双目+结构光的组合方案。工业级机器视觉由于各厂商内部情况和应用场景不同，定制化程度更高，对技术、精度、稳定性等的要求也更高，工业中的机器视觉单元主要由工业相机、图像采集卡、图像处理器构成。以埃科光电披露的数据作为参考，2D 工业线扫相机单价约6000 元，2D 工业面扫相机的单价约3.6 万元。工业相机主要由光源、镜头、图像传感器组成，图像采集卡承担着连接着工业相机与图像处理器的功能。同样根据埃科光电的采购数据，图像传感器单价约3000 元，图像处理芯片的价格约500 元，而搭配使用的图像采集卡价格约3000 元。
IMU 传感器：人形机器人借助实现定位、平衡及姿态检测。综合分析UCLA 论文、特斯拉、波士顿、小米，目前人形机器人中需要采用IMU，IMU惯性传感器采集的角速度与加速度等惯性信息可以用于推算人形机器人的实时位置与运动轨迹，同时可以与机器人搭载的多传感器融合，在数据类型和数据频率间实现互补。同时根据精度要求，IMU 可分为消费级、工业级、战术级，根据原理的不同也可分为MEMS IMU，光纤IMU，其中自动驾驶或人形机器人一般采用工业级的MMES IMU 即可，其价格带在数百元至数千元。
IMU 难点主要在解决误差和提高精度。MEMS IMU 的误差一是来源于惯性传感器自身的误差，二是IMU 在集成过程中产生的误差。而上述两种误差又可分为系统误差和随机误差。其中系统误差主要有零偏误差、非正交误差、非线性误差、温度误差等、除去解决每种系统误差的方法外，随机误差也可以通过后期算法校准，通常采用Allan 方差法，这也是壁垒之一。
投资建议：建议关注有相关IMU、视觉传感器及核心零部件布局公司芯动联科、华依科技、奥比中光、埃科光电（新股）。
风险提示：人形机器人需求不及预期、量产技术路线中对传感器精度需求较低导致单价波动。
【免责声明】本文仅代表第三方观点，不代表和讯网立场。投资者据此操作，风险请自担。

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