随着机器人行业的迅速发展， 传感器也迎来了新的机遇

传感器是一种器件或者装置，是数字经济时代关键的硬件入口之一，通过感知和测量真实世界，将其数字化后进行处理，再结合特定算法，实现硬件终端的智能化。传感器通常运用在手机、可穿戴设备、工业设备和汽车等终端设备中。

（1）按照检测原理

(资料图片仅供参考)

可将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。物理类基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。化学类基于化学反应的原理。生物类基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。

（2）按输出信号

可分为模拟传感器（将被测量的非电学量转换成模拟电信号）、数字传感器（将被测量的非电学量转换成数字输出信号）、开关传感器（当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号）。

（3）按技术路径

可分为单一材料传感器（压电）、组合材料传感器（CIS）、微机系统传感器（MEMS）。

（4）按用途不同

可将传感器分为温度传感器、压力传感器、声学传感器、光学传感器、惯性传感器、位置传感器等。按用途划分传感器可采集不同类型的数据，下游应用领域广泛。

1）压力传感器：压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。根据工艺和工作原理不同分为MEMS压力传感器、陶瓷压力传感器、溅射薄膜压力传感器等，基于MEMS技术的传感器因为具备小型化、可量产、灵敏度高的特点，使用最为广泛。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

2）惯性传感器：惯性传感器是一种运动传感器，主要用于测量物体在惯性空间中的运动参数（加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度），是解决导航、定向和运动载体控制的重要部件。惯性传感器依据敏感量的不同分为加速度计和陀螺两大类。按照测量精度可分为高端应用市场和低端应用市场。低端应用市场产品特点是价格较低、用量较大、性能要求较低，主要包括消费电子、汽车电子、工业自动化等；高端应用市场产品特点是精度要求较高、价格较贵、用量较小等，主要包括，国防和商业航天等军用级和宇航级电子产品。

3）磁传感器：磁传感器是通过感测磁场强度、磁场分布、磁场扰动等来精确测量电流、位置、方向、角度等物理参数，广泛用于消费电子、现代工农业、汽车和高端信息化装备中。磁传感器分为三类：指南针、磁场感应器、位置传感器。

4）光学传感器：利用光的特性和与物质的相互作用，将光信号转换为电信号进行处理和分析。常见的光学传感器类型包括光电传感器、光纤传感器、图像传感器、激光传感器和光谱传感器等。光学传感器广泛应用于信息技术，航空航天，能源，医疗等领域。

5）声学传感器：利用声波的传播和反射原理来收集有关声音的信息，并将其转换为电信号进行处理和分析。常见的声学传感器类型包括麦克风阵列、压电传感器、超声波传感器和声表面波传感器。它们可以用于声音识别、方向定位、距离测量、材料测试、声纳应用等。声学传感器在许多领域都有广泛的应用，包括声音记录、噪声控制、通信、医疗诊断、环境监测和安全系统等。

传感器是一个完整的数据采集系统，含模拟和数字电路。传感器的核心是数据采集，即将被测对象的各种参量（物理、化学或生物量）通过各种敏感元件做适当转换之后，再经过信号调理、采样、量化、编码和传输等步骤，最后送到计算系统进行处理、分析、存储和实现。成套的数据采集系统（DAS），由敏感元件（Sensor）、模拟前端（AFE）和微控制器（MCU）等组成，其工作原理是：从敏感元件接收到模拟电信号，由模拟前端通过放大器放大，再由模拟数字转换器把模拟信号转化为数字信号，经过MCU处理。其中，模拟前端是信号链的组成部分，一个完整信号链除了信号感知和处理外，还包括由数字模拟转换器还原为模拟信号的过程。

长期来看，随着电子材料和微电子技术的升级，数据采集系统的电路结构呈现两大发展趋势：一是多个传感器芯片可以集成封装，或者在模拟前端中整合更多的信号通道和功能模块，来应对同时测量多个目标的场景，简化电路设计；二是SoC化（系统级芯片），即在单芯片上集成敏感元件、模拟前端和MCU中的任意两者或三者。传感器产业发展分为以下三个阶段：

（1）结构型传感器：主要利用结构参量变化来感受和转变信号，例如电阻应变式传感器，它通过金属材料来发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。

（2）固体传感器：从20世纪70年代后期开始发展起来的。这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，利用某些特性制成，例如热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别被制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。这类传感器具有成本低、可靠性高、性能好以及接口灵活等特点。

（3）智能传感器：进入21世纪，传统型向智能型方向发展，这类传感器是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应的能力。当时的智能化测量主要是以微处理器为核心，把传感器信号调节电路微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上，使传感器具有一定的人工智能。

全球传感器市场超万亿，中国占比约20%。根据Statista，2022年全球市场规模为2512.9亿美元（约1.79万亿人民币）。受疫情影响，全球传感器市场经历了大幅波动。2020、2021和2022年同比增速分别为-13%、62%、10%。相比之下，中国市场增速相对稳定，3年增速分别为14%、20%、19%，维持在20%上下。除此之外，中国市场占全球传感器市场的比例维持在20%上下，在全球市场中的份额也相对稳定。

当前，我国传感器市场仍旧由外资主导，国内供给能力略有不足，全球龙头企业如爱默生、西门子、博世、意法半导体、霍尼韦尔等跨国公司占据约60％的国内市场份额，尤其在高端市场，约80％的传感器芯片依赖海外企业，剩余的份额也只要集中在几家上市公司手中。从国内格局看，当前市场较集中，我国传感器行业TOP5企业占据了国内传感器市场约40％以上的份额，其余约60％为中小企业，产品或主要集中在中低端，或未实现大规模应用。

从具体的下游分别看，传感器主要聚焦在消费类产品和工业类产品，家电和汽车分别占比达到23.15%和18.52%，占主要部分。此外，工控、医疗、飞机和船舶等领域对智能传感器的使用量也较为普遍。

从完整的产业链构成看，传感器产业链呈现链条长和环节多的特征。1）上游，除核心芯片（敏感元件、信号链和数字处理芯片）外，还包括精密零部件、电子元器件（如线路板、连接器和被动元器件等），此外，具备连网功能的传感器还涉及通信芯片/模块的供应；2）中游，由各类Tier?供应商构成，主要完成传感器的产品设计、组装和销售；3）下游，包括各类传感终端设备，包括消费、工业、通讯和汽车等。

从产业链各环节的特征看，传感器市场呈现两头专用、中间通用的特点，即敏感元件/芯片和传感器终端的专用性较强，而配套的模拟前端芯片、处理器芯片、通信芯片/模块的通用性较强。主要原因在于，不用类型的传感器基于不用的采样原理收集信息，敏感元件的设计、材料和工艺需要针对特定需求定制化开发，而传感器设备由于需要在特定领域形成品牌效应，也都产生了专门供应商。也基于以上原因，传感器厂商为保证高毛利、功能定制化，通常自研敏感元件/芯片。

机器人需要多传感器来保证灵敏度。各种传感器相当于机器人的手、眼、耳和鼻，有助于识别自身的运动状态和环境状况。在这些信息的帮助下，控制器可以发出相应的指令，使机器人完成所需的动作。

根据检测对象的不同，可以分为内部传感器和外部传感器。内部传感器主要测量机器人内部系统状态，如温度、转速、电压等；外部传感器主要测量外界环境的信息，包括位置传感器、速度传感器、力传感器、视觉传感器等。机器人传感器价格昂贵，其价值量占比或仅次于关节模型。相较于用于检测机器人各个内部系统的内部传感器，用于获取机器人的作业对象对外界环境的相关信息的外部传感器价值量更高，也是目前众多机器人应用探索的方向。通常来说，关节模组是人形机器人价值量占比最高的环节，占比一般在40%以上，通过梳理人形机器人传感器的可能应用位置与数量，推测人形机器人传感器价值量占比或仅次于关节模组，其中视觉、力控属于通用型机器人必备传感器，惯导传感器将成为人形机器人姿态控制的核心。

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