请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 1机 械 人 形 机 器 人 系 列 报 告（二）领 先 大 市-A(维 持)M E M S I M U 或为 人形 机器人 实现 两足运 动平衡 的最 佳方案2 0 2 4 年 4 月 9 日 行 业 研 究/行 业 专 题 报 告机械板块 近一年市 场表现资料来源：最闻首选 股票 评级6 8 8 5 8 2.S H 芯动联科 增持-A相 关 报 告：【山 证机械】A I 超预 期助力产 业落地，核心零部件 配套星辰大海-人形机器人 系列报告一 2 0 2 4.3.1 2【山证 3 C 设备】【山证机械】3 C 设备产业 链 专 题 报 告：掘 金 千 亿 级 市 场，折 叠屏、钛 合 金 兼 具 规 模 与 高 属 性2 0 2 4.1.1 9分析 师：叶中正执业登记编码：S 0 7 6 0 5 2 2 0 1 0 0 0 1电话：邮箱：y e z h o n g z h e n g s x z q.c o m徐风执业登记编码：S 0 7 6 0 5 1 9 1 1 0 0 0 3邮箱：x u f e n g s x z q.c o m研究 助理：投 资 要 点：I M U 是 辅 助 人 形 机 器 人 实 现 双 足 运 动 最 为 可 行 的 解 决 方 案。惯 性 传 感器 是 人 形 机 器 人 本 体 感 觉 传 感 器 的 重 要 组 成 部 分，也 是 辅 助 人 形 机 器 人 修 正预 定 步 行 模 式 的 重 要 方 案，对 于 防 止 人 形 机 器 人 跌 倒 以 及 产 生 动 态 稳 定 的 步行 运 动 有 重 要 意 义。相 较 于 光 学/机 器 视 觉 进 行 动 作 捕 捉、被 动 外 骨 骼 和 手 动引 导 等 技 术 路 线，惯 性 测 量 单 元（I M U）能 够 有 效 规 避 障 碍 物 遮 挡 问 题 和 复杂 运 动 的 执 行 问 题，是 辅 助 人 形 机 器 人 实 现 双 足 运 动 的 解 决 方 案 中 可 行 性 最高 的。M E M S I M U 或 为 人 形 机 器 人 实 现 两 足 运 动 平 衡 的 首 选 技 术 方 案。基 于类 人 化 的 设 计 考 虑，人 形 机 器 人 相 比 工 业 机 器 人 重 量 更 轻、体 积 更 小、应 用场 景 更 广 泛，其 对 减 重 降 本 有 着 更 为 明 确 的 诉 求；基 于 人 形 机 器 人 产 业 化 应用 的 最 终 诉 求，参 考 市 场 竞 争 日 趋 激 烈 的 汽 车 行 业，我 们 认 为 人 形 机 器 人 批量 制 造 最 终 也 会 走 向 平 台 化、模 组 化，其 对 集 成 化 的 诉 求 预 期 也 会 提 升。在此 背 景 下 M E M S I M U 或 为 最 佳 的 技 术 解 决 方 案，原 因 是：M E M S 技 术 在低 成 本、小 体 积、易 于 批 量 化 生 产 上 有 与 生 俱 来 的 优 势；I M U 产 品 形 态 具有 尺 寸 小、功 耗 低、高 集 成 化 等 优 势。M E M S I M U 已 在 两 足 人 形 机 器 人 技 术 方 案 中 有 较 为 广 泛 的 应 用，并 承担 导 航、测 量、稳 控 等 功 能。惯 性 感 知 能 力 对 于 人 形 机 器 人 完 成 两 足 运 动 功能 具 有 重 要 意 义，并 且 大 多 数 两 足 人 形 机 器 人 厂 商/研 究 机 构 明 确 采 用 了M E M S I M U 技 术 方 案，如 本 田、波 士 顿 动 力、P A L R o b o t i c s、优 必 选、小 米、傅 利 叶 等。M E M S I M U 可 以 承 担 两 足 人 形 机 器 人 的 导 航、测 量、稳 控 等 功能。人 形 机 器 人 用 M E M S I M U 空 间 广 阔，且 国 产 替 代 空 间 较 大。惯 性 测量 单 元（I M U）在 人 形 机 器 人 领 域 有 较 大 的 应 用 空 间，通 过 测 算，我 们 预 计到 2 0 3 5 年 全 球 及 中 国 人 形 机 器 人 用 M E M S I M U 市 场 规 模 将 分 别 接 近 3 6、9亿 美 元。从 M E M S 惯 性 传 感 器 的 市 场 格 局 来 看，国 际 厂 商 如 H o n e y w e l l、A D I、B O S C H 等 长 期 占 据 市 场 主 要 份 额，相 较 国 产 厂 商 领 先 优 势 更 加 明 确；从 人 形 机 器 人 的 发 展 历 程 来 看，国 外 研 究 机 构 及 相 关 厂 商 在 人 形 机 器 人 的 开发 上 较 国 内 起 步 更 早。按 此 推 断，人 形 机 器 人 用 I M U 此 前 应 主 要 由 国 际 厂商 供 应，预 计 人 形 机 器 人 浪 潮 爆 发 会 为 国 产 替 代 创 造 更 大 机 会。A I 大 模 型入 局 加 速 人 形 机 器 人 产 业 化 进 程，国 产 厂 商 有 望 发 挥 高 效、高 性 价 比 等 优 势从 而 加 速 国 产 替 代。考 虑 到 目 前 尚 未 有 国 产 惯 性 传 感 厂 商 称 已 在 人 形 机 器 人领 域 实 现 批 量 应 用，建 议 关 注 在 汽 车 自 动 驾 驶 领 域 进 展 更 快 的 中 游 模 组、下行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 2冯瑞邮箱：f e n g r u i s x z q.c o m游 系 统 厂 商 以 及 具 有 自 主 研 发 设 计 能 力 的 上 游 器 件 厂 商。风 险 提 示：人 形 机 器 人 产 业 化 不 及 预 期 的 风 险；人 形 机 器 人 技 术 方 案 仍 存 在不 确 定 性 的 风 险；人 形 机 器 人 下 游 应 用 拓 展 不 及 预 期 的 风 险；M E M S 技 术 升级 或 迭 代 失 败 的 风 险。WUBYxOrMnOmNtNsRmRqPpO6M8Q7NmOrRsQrNfQrRrNeRnMmMaQrRyQwMtQpPvPqQnN行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 3目 录1.I M U 是 辅 助 人 形 机 器 人 实 现 双 足 运 动 最 为 可 行 的 解 决 方 案.62.M E M S I M U 或 为 人 形 机 器 人 实 现 两 足 运 动 平 衡 的 首 选 技 术 方 案.92.1 M E M S 技 术 发 展 加 速 减 重 降 本，为 人 形 机 器 人 惯 性 器 件 应 用 奠 定 基 础.92.2 I M U 高 集 成 化 等 优 势 显 著，有 利 于 人 形 机 器 人 批 量 应 用 及 性 能 优 化.1 13.在 现 有 两 足 人 形 机 器 人 方 案 中，M E M S I M U 已 有 较 为 广 泛 的 应 用.1 44.人 形 机 器 人 用 M E M S I M U 空 间 广 阔，且 国 产 替 代 空 间 较 大.1 84.1 人 形 机 器 人 用 I M U 空 间 广 阔，全 球 及 中 国 市 场 或 将 接 近 3 6、9 亿 美 元.1 84.2 国 际 厂 商 在 人 形 机 器 人 用 I M U 上 有 领 先 优 势，国 产 厂 商 有 望 加 速 替 代.2 14.2.1 M E M S 技 术 快 速 发 展 带 来 行 业 玩 家 数 量 显 著 增 加，国 产 替 代 成 为 可 能.2 14.2.2 当 前 M E M S 惯 性 传 感 器 仍 被 进 口 品 牌 垄 断，国 产 替 代 空 间 较 大.2 34.3 A I 入 局 加 速 产 业 化 进 程，M E M S I M U 及 相 关 业 务 国 内 公 司 或 将 受 益.2 55.风 险 提 示.2 76.附 录：惯 性 传 感 核 心 器 件 基 本 情 况 概 述.2 86.1 陀 螺 仪：M E M S 技 术 日 趋 成 熟，预 期 将 逐 步 替 代 激 光/光 纤 陀 螺.2 86.2 加 速 度 计：M E M S 领 域 最 为 成 熟 的 器 件 之 一，市 场 份 额 有 望 持 续 扩 大.3 16.3 磁 力 计：M E M S 技 术 进 步 背 景 下 趋 于 小 型 化，应 用 场 景 进 一 步 扩 展.3 36.4 I M U：M E M S I M U 性 能 持 续 提 升，逐 步 渗 透 至 光 学 I M U 的 优 势 领 域.3 6图 表 目 录图 1：M E M S 和 传 感 器 发 展 推 动 人 形 机 器 人 技 术 变 革.6图 2：基 于 Z M P 的 人 形 机 器 人 行 走 示 意.7图 3：人 形 机 器 人 运 动 学 结 构 示 意.8图 4：全 球 M E M S 惯 性 传 感 器 市 场 结 构（%）.1 3行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 4图 5：中 国 M E M S 惯 性 传 感 器 市 场 结 构（%）.1 3图 6：霍 尼 韦 尔 M E M S I M U 性 能 显 著 提 升 并 逐 渐 对 标 光 学 I M U.1 4图 7：陀 螺 仪 技 术 演 进 路 径.2 8图 8：陀 螺 仪 基 本 分 类 概 述.2 9图 9：陀 螺 仪 应 用 情 况 概 述.2 9图 1 0：M E M S/集 成 光 学 微 机 械 陀 螺 仪 将 逐 步 占 据 绝 大 部 分 市 场.3 0图 1 1：加 速 度 计 基 本 分 类 概 述.3 1图 1 2：微 加 速 度 计 分 类 情 况 概 述.3 1图 1 3：各 类 型 微 加 速 度 计 原 理 及 结 构.3 2图 1 4：M E M S 加 速 度 计 将 逐 步 占 据 机 械 摆 式 加 速 计 现 有 市 场 份 额.3 3图 1 5：磁 传 感 器 主 要 技 术 路 线.3 4图 1 6：M E M S 磁 力 计 的 主 要 分 类.3 6图 1 7：I M U 产 品 构 成 示 意.3 6图 1 8：机 械 I M U、光 学 I M U、M E M S I M U 产 品 示 意.3 7表 1：相 较 于 工 业 用 机 器 人，人 形 机 器 人 重 量 更 轻、体 积 更 小、应 用 场 景 更 广 泛.9表 2：M E M S 技 术 在 小 型 化、轻 量 化、易 于 批 量 化 生 产 方 面 更 具 优 势（以 陀 螺 仪 产 品 为 例）.1 1表 3：知 名 汽 车 品 牌 车 型 模 块 化 平 台/架 构.1 2表 4：两 足 人 形 机 器 人 I M U/惯 性 器 件 应 用 情 况.1 5表 5：新 能 源 汽 车 历 史 情 况 概 述.1 9表 6：人 形 机 器 人 用 M E M S I M U 市 场 空 间 测 算.2 1表 7：全 球 主 要 玩 家 惯 性 传 感 产 品 布 局.2 2表 8：惯 性 传 感 器 全 球 市 场 竞 争 格 局.2 4wxfHP+WXFwArQPmuLOVpu8iCYydMK33bsDsO0TSEcfYxnL3UciOfrct1CRKZY33r 行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 5表 9：2 0 2 2 年 惯 性 传 感 器 中 国 前 五 大 厂 商 及 其 市 占 率.2 5表 1 0：2 0 2 1 年 全 球 高 性 能 M E M S 惯 性 传 感 器 市 场 竞 争 格 局.2 5表 1 1：M E M S I M U 及 相 关 A 股 上 市/待 上 市 公 司 概 况.2 6表 1 2：常 见 的 磁 力 计/磁 力 仪 产 品 类 型 概 述.3 5行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 61.I M U 是 辅 助 人 形 机 器 人 实 现 双 足 运 动 最 为 可 行 的 解 决 方 案为 实 现 获 取 信 息 和 进 行 物 理 工 作 的 基 本 功 能，人 形 机 器 人 通 常 配 备 诸 多 传 感 器。人 形 机器人通常被定义为一种可以模仿人类的动作和外观的可编程机器，其主要功能是：从周围环境中获取信息；进行物理工作，如移动或操纵物体。经过多年的研究和发展，目前可用的人形机器人具有不同的尺寸、重量和高度，并且根据不同的应用人形机器人还具有情绪感知及表达、人类行为模拟、新事物学习等能力，而其功能实现是基于各类型的传感器及人工智能等技术。人类的 感官系 统包括 视觉和 听觉、动觉（运动、力和触 摸）、味 觉和嗅 觉，这 些感官 系统将感知到的信号传递给大脑，大脑利用感觉信息建立自己的环境图像，并做出进一步行动的决定。与之类似，人形机器人也需要感知和处理信息并作为行动的依据，但受制于传感器现有技术条件有限且人形机器人整体解决方案还不够成熟，人形机器人要达到像人类一样高效准确地感 知还 有较 大差 距，但 M E M S 技 术和 传感 器技 术的 发展 正推 动着 人形 机 器人 领域 的变 革。目前，人形机器人传感器主要有两大类：本体感觉传感器，用于评估机器人机构的内部状态，如机器人关节中的位置、速度和扭矩传感器；将关于机器人环境的信息传递给控制器的外部感受传感器，如力、触觉、接近和距离传感器以及机器人视觉等。图 1：M E M S 和 传 感 器 发 展 推 动 人 形 机 器 人 技 术 变 革资 料 来 源：Y o l e I n t e l l i g e n c e，S e n s o r s f o r D r o n e s&R o b o t s，山 西 证 券 研 究 所行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 7区 别 于 其 他 类 型 机 器 人，人 形 机 器 人 需 要 额 外 解 决 两 足 运 动 的 平 衡 问 题 以 及 自 由 度 非 常高 的问 题，其 中保 持 平衡 是 人形 机 器人 完 成任 何 任务 的 先决 条 件。在运 动学、动力 学、运动 控制、轨迹规划和传感器设置等方面，开发人形机器人与开发工业机器人等其他类型相比并无二致；但人形机器人需要额外解决两足运动的平衡问题以及自由度非常高的问题，其中两足运动状态下 保持平衡尤 为重要。人形机器人 保持平衡所 涉及的一 个关键概念 是零力矩点（ZM P），该概念由 M i om i r V u kobr a t ovi c 于 1968 年提出，其定义是地 面反作用力的垂直 分量与地面相交的点。与人的行走类似，人形机器人在行走过程中会形成与地面接触的支撑面：若单足落地，则支撑面为足底对应的区域；若双足落地，则支撑面为连接双脚对应区域所形成的多边形。ZM P 落 在 支 撑 面内 是 人 形 机 器 人 行走 的 必 要 条 件，单足 支 撑 与 双 足 支 撑不 断 交 替 就 产 生 了稳定 的 步 行 运 动。在 执行 两 足 运 动 过 程 中，由 于 运 动 速 度 存 在 差异，人 形 机 器 人 质 心（C O M）的投影往往会偏离零力矩点（ZM P）：在人形机器人处于静止状态 时，质心（C O M）的投影与 零 力矩 点（Z M P）重 合；缓 慢 运动 状 态 下，质心（C O M）的 投影 会 落 在 支 撑面 内 且 非 常接近零力矩点（Z M P）；快速运动状态 下，质心（C O M）的投影可能会 落在支撑面之外，其偏离零力矩点（Z M P）的幅度拉大。由于噪声等因素存在，在实践中很难构建精确的机 器人模型来使双足步行可以通过简单地遵循预定的步行模式来实现，因而在人形机器人中加入稳定器（如陀螺仪、加速度计、力传感器、相机等）来修正预定的步行模式对于防止人形机器人跌倒以及产生动态稳定的步行运动有重要意义。图 2：基 于 Z M P 的 人 形 机 器 人 行 走 示 意资 料 来 源：R o b o t i c s，山 西 证 券 研 究 所行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 8I M U 是 辅 助 人 形 机 器 人 实 现 双 足 运 动 的 解 决 方 案 之 一，并 且 也 是 可 行 性 最 高 的 方 案。辅助人形机器人实现类人体双足运动的技术有很多种，按照不同的技术路线可大致分为三类：使 用 光 学/机 器 视 觉 进行 动 作 捕 捉，其 基 本 原理 是 在 模 型 中 添 加 所有 相 关 的 关 节 角 度，从而 使人形机器人可复刻人体运动。该方案的优势在于可以准确估计人体在世界坐标系中的绝对位置和方向，劣势在于外部摄像头的性能容易受到障碍物遮挡的影响。被动外骨骼和手动引导，其基本原理是通过人形机器人的关节角度传感器记录人类演示者的各项运动数据，从而使其复刻人体运动。该方案的虽可以快速将人体运动转化为机器人运动，但是在实际操作过程中需要按照人类演示者打造特定尺寸的被动外骨骼，并且人类演示者很难演示复杂的运动，这可能会导 致人 形机 器人 的动 作与 人类 演示 者存 在较 大差 距。惯 性测 量单 元（I M U），其基 本原 理是利用加速度计、陀螺仪、磁力计等内置的传感器 估计 I M U 的位置和方向，从而得到安装了 I M U的 各个 身体 部位 的位 置和 方向。该 方案 的优 势在 于不 需要 外部 摄像 头来 测量 I M U 的 运动 因而不会受到遮挡的影响，劣势在于内置的加速度计、陀螺仪等传感器本身存在漂移问题从而会损失部分精确性。通过比较三种解决方案可知，惯性测量单元（I M U）的可行性最高，该方案能够有效规避障碍物遮挡问题和复杂运动的执行问题，虽在精确性上有一定不足，但可以通过开发适当的滤波器来减少漂移、提高精确性。图 3：人 形 机 器 人 运 动 学 结 构 示 意资 料 来 源：R o b o t i c s，山 西 证 券 研 究 所行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 92.M E M S I M U 或 为 人 形 机 器 人 实 现 两 足 运 动 平 衡 的 首 选 技 术 方 案基 于 人形 机 器 人减 重、降 本 及批 量 化 生产 的 诉 求，M E M S I M U 或 为 最佳 的 技 术解 决 方 案。在特斯拉 O pt i m us 人形机器人面世之前，人形机器人技术长期处于产 业化发展前夕，一个核心的原因是单台造价成本高昂。根据新战略咨询的统计，在人形机器人领域布局较早的本田公司（A S I M O 人 形 机 器 人）、波 士 顿 动 力（A t l a s 人 形 机 器 人）制 造 成 本 分 别 为 250 万 美 元、200万美元，虽经过多年升级迭代但仍未 实现商业化；而特斯拉（O pt i m us 人形机器人）在降本方面 虽 已取 得 了 卓 越成 效，但 目前 单 台 成 本仍 在 10 万 美 元左 右，还 需降 本 80%才 能 达到 单 台 2万美元的目标成本。目前减重、降本及批量化生产已经成为人形机器人实现产业化的必经之路，在此背景下 M E M S I M U 或为最佳的技 术解决方案，原因是：M E M S 技术在低成本、小体积、易 于 批 量 化 生 产 上 有 与 生 俱 来 的 优 势；I M U 产 品 形 态 具 有 尺 寸 小、功 耗 低、高 集 成 化 等 优势。2.1 M E M S 技术 发展 加速 减重 降本，为 人形 机器 人惯 性器 件应 用奠 定基 础基 于 类 人 化 的 设 计 考 虑，人 形 机 器 人 相 比 工 业 机 器 人 重 量 更 轻、体 积 更 小、应 用 场 景 更广 泛，其 对减 重降 本有 着 更为 明确 的 诉求。一方面，人形机 器人设计的初 衷是形状和 尺寸与人类类似、能够模仿人类的运动、表情和动作并在日常工作中与人类形成密切的关系，因此相比工业用机器人，人形机器人天然具有重量轻、体积小、行动灵活、可感知交互等特征，这就要求各项设计更加小型化、轻量化、智能化。另一方面，与工业用机器人相对特定的应用场景不同，人形机器人可广泛应用于教育、娱乐、康养、物流等领域，并且伴随技术进步其应用场景还在进一步拓展，而当前人形机器人高生产成本和高研发费用阻碍了市场快速增长，要想实现多场景拓展和商业化应用，人形机器人降本势在必行。表 1：相 较 于 工 业 用 机 器 人，人 形 机 器 人 重 量 更 轻、体 积 更 小、应 用 场 景 更 广 泛指标 工业 机器人 协作 机器人 人形 机器人安全特性通 过 安 全 屏 障 与 人 类 隔 开，配 备紧 急 停 止 按 钮 等 安 全 功 能，但 仍存在由于速度和功率导致的风险通 过 力 和 扭 矩 传 感 器、圆 润 边 缘和 柔 软 衬 垫 设 计，可 以 进 行 安 全的人机交互可 以 进 行 人 机 交 互，也 可 以 独 立工 作，无 需 采 用 安 全 屏 障 与 人 类隔开灵活性和适应性灵 活 性 较 差，专 为 特 定 任 务 而 设计，通常更大，更难移动。高 度 灵 活、易 于 重 新 配 置、重 量轻、占地面积小。灵 活 性 更 好，可 模 仿 人 类 运 动 和行为，重量更轻、占地面积更小易于编程和集成需 要 专 门 的 编 程 语 言、额 外 的 硬件 和 软 件、更 陡 峭 的 学 习 曲 线、用 户 友 好 的 编 程，适 应 性 强，学习曲线低，快速重新编程能力内 置 复 杂 算 法，包 含 感 知 交 互、运动控制、轨迹规划等多个方面行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 1 0指标 工业 机器人 协作 机器人 人形 机器人更长的设置时间成 本 和 投 资 回 报率在 高 精 度/高 速 应 用中，前 期 成 本更 高，投 资 回 报 率 更 高。安 全 基础设施、编程和集成的额外成本降 低 前 期 成 本，降 低 设 置 和 培 训成本，提高投资回报率处 于 发 展 初 期，研 发 制 造 等 成 本均较高，因尚未实现产业化应用，无法评估投资回报率有 效 载 荷 和 速 度能力更 高 的 速 度，更 高 的 有 效 载 荷 能力速度较慢，有效载荷能力较低 速度较慢，有效载荷能力较低环境要求需 要 特 定 的 环 境 条 件，包 括 安 全外壳可 以 在 适 合 人 类 的 广 泛 环 境 中 运行可 以 在 适 合 人 类 的 广 泛 环 境 中 运行专业程度高 度 专 业 化，以 高 精 度 和 速 度 执行特定任务通 用 实 用 程 序，易 于 重 新 编 程，用途广泛通 用 性 更 强，更 多 地 用 于 社 交、娱乐和服务领域耐用性和寿命坚固耐用，专为重型应用而设计，使用寿命更长经 久 耐 用，应 用 环 境 不 是 非 常 恶劣应 用 环 境 更 加 人 性 化，使 用 寿 命仍待产业化应用后评估法 规 和 合 规 注 意事项法 规 可 能 不 那 么 严 格，在 孤 立 的环境中运行遵守人际交往的安全规定 遵守人际交往的安全规定资 料 来 源：W e v o l v e r，O F w e e k 机 器 人 网，山 西 证 券 研 究 所M E M S 技 术 具 有 与 生 俱 来 的 小 型 化、轻 量 化、易 于 批 量 化 生 产 优 势，已 逐 步 成 为 惯 性 传感 器领 域 主流 技 术趋 势，为 人形 机 器人 惯 性器 件 应用 奠 定了 基 础。与光 纤、激光 等其他技 术路线相比，M E M S 技术小型化、轻量化、易于批量化生产的优势尤为明显。以陀螺仪产品为例，根 据芯 动 联 科招 股 说 明书 列 示 的公 开 数 据显 示，其 陀 螺 仪 33 系 列性 能 优 于 H one y w e l l 激 光陀螺 仪 H G 170 0 型号和 E m c or e 光纤陀螺仪 E G 20 0 型号，性能接近 H one y w e l l 激光陀螺 仪 H G 570 0型 号和 E m c or e 光 纤陀 螺仪 E G 1300 型 号，但产 品 体积、重量 和价 格 数据 明显 偏 低。得益 于 上述优势，目前 M E M S 已逐步成为惯性传感器领域主流技术路线，分产品来 看：陀螺仪领域M E M S 技术逐步成熟，随着精度和稳定性持续提 升，预期中长期 M E M S 陀螺仪与光学陀螺仪并 存 的 态 势 还 将 持 续，并 且 远 期 有 可 能 主 导 绝 大 部 分 市 场；M E M S 加 速 度 计 已 经 是 主 流 加速度计产品 之一，伴随微机电系统（M E M S）和微光机 电系统（M O E M S）技术快速 发展，未来 有 望 主 导 绝 大 部 分 市 场；M E M S 技 术 进 步 使 磁 力 计 趋 于 小 型 化，除 勘 探、军 事 等 传 统 应用以外，其在微型罗盘、智能手机、平板电脑等领域 也有广泛应用；相比光学 I M U，M E M SI M U 体积更小、成本更低、功耗更小、应用场景更为丰 富，伴随技术改进和 工艺优化，M E M SI M U 逐步渗透至光学 I M U 的优势领域。各惯性器件向小型化、轻量化、易批产方向发展顺应了人形机器人减重降本的需求，一定程度上加速了人形机器人产业化落地进程。行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 1 1表 2：M E M S 技 术 在 小 型 化、轻 量 化、易 于 批 量 化 生 产 方 面 更 具 优 势（以 陀 螺 仪 产 品 为 例）性能 指标H o n e y w e l lH G 1 7 0 0（激 光陀螺仪）E m c o r eE G 2 0 0（光 纤陀螺仪）H o n e y w e l lH G 5 7 0 0（激 光陀螺仪）E m c o r eE G 1 3 0 0（光 纤陀螺仪）芯动 联科3 3 系列（M E M S 陀螺 仪）零偏稳定性（/h）0.2 5 1 0.0 2 0.0 1 0.1角度随机游走（/h）0.1 2 5 0.0 4 0.0 1 2 0.0 0 2 0.0 5标度因数精度（p p m）1 5 0 1 0 0 1 0 5 0 1 0 0产品体积（立方毫米）-8 3.8*8 3.8*2 0.3-8 3.8*8 3.8*2 0.3 1 1*1 1*2产品重量（克）-1 2 7-3 8 0 1平均价格（单轴）（美元）-1 2,5 5 4-2 8,1 2 9 1,1 0 0资 料 来 源：芯 动 联 科 招 股 书，山 西 证 券 研 究 所2.2 I M U 高集 成化 等优 势显 著，有利 于人 形机 器人 批量 应用 及性 能优 化基 于 人 形 机 器 人 产 业 化 应 用 的 最 终 诉 求，参 考 市 场 竞 争 日 趋 激 烈 的 汽 车 行 业，我 们 认 为人 形 机 器 人 批 量 制 造 最 终 也 会 走 向 平 台 化、模 组 化，其 对 集 成 化 的 诉 求 预 期 也 会 提 升。从 汽车行业的发展历程可知，平台化、模块化是汽车行业追求规模效应、实现成本控制的必经之路，其中：平台化通常指由若干通用部件组合成一种载体，模块化通常指具有某种特定结构和功能的通用部件组合。平台化和模块化模式相比传统的开发模式而言具有更为显著的优势，具体表现在：能够最大限度地节约采购、开发、制造成本；通过匹配不同的模块和平台，能够更快开发新产品并落地；减少了长流程中可能出现的偏差，在质量稳定性和一致性上更有保障；生产效率更高，能够满足批量化生产的要求等。根据佐思汽研相关信息，大多数知名汽车品牌 均 具 备 车型 模 块 化 平 台/架 构。考 虑到 人 形 机 器 人 未 来 要 实现 商 业 化 生 产 和 产 业化 应 用 的 诉求，我们认为在完成设计端材料、结构等方面的减重降本之后，批量制造端成本优化的重要性也会日益凸显，平台化、模组化预期也会成为人形机器人制造领域的大趋势。行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 1 2表 3：知 名 汽 车 品 牌 车 型 模 块 化 平 台/架 构汽车 品牌 模块 化平台/架构 汽车 品牌 模块 化平台/架构M Q B、M L B E V O、M E B、P P E、S S Pe C M P、E M P 2、S T L A S M A L L、S T L A M E D I U M、S T L AL A R G E、S T L A F R A M EM Q B、M L B E V O、M E B、J 1平台、P P E、S S PS P A 2、C M A、吉 利 S E A 浩 瀚、G P AM L B E V O、M S B、J 1 平 台、P P E、S S P S p o r tB S P、B M P、B L P、易四 方U K L、F A A R、C L A R、N e u eK l a s s eM I P、S S A、S I G M A、珠 峰、星云、星河M R A、M F A、E V A、M M A、G 级纯 电专属、V A N.E AF M A、F M EB E V 1、B E V 2、U l t i u m 奥 特能G P M A、i-G P M AC D 4/D 4、G E 1、G E 2、T E 1、共享 大众 M E B 平台S P A、B M A、C M A、F E、S E A浩瀚T N G A、e-T N G A P e i、柠檬、咖啡、坦克、M EC G P、e:N A r c h i t e c t u r e F、e:NA r c h i t e c t u r e WP 3、方舟、五岳、E P A、S D AC M F、C M F-B E V、C M F-E VC M F、E M P、E M A-E、D S M A、M T E C H 猛士、量子i-G M P、E-G M P、I M A B M F A、星空、B E 2 1、I M C资 料 来 源：佐 思 汽 研 2 0 2 3 年 全 球 及 中 国 车 企 模 块 化 平 台 和 技 术 规 划 研 究 报 告，山 西 证 券 研 究 所（注：加粗 平 台/架 构 是 车 企 新 增 的 纯 电 专 属 平 台/架 构）I M U 具 有 高度 集 成 化 特征，已 逐 步成 为 M E M S 惯 性 传感 器 领 域 主流 产 品 形 态，与 人 形机器 人制 造 端平 台化、模 块化 的 诉求 更为 契 合。从 M E M S 惯性传 感器的市 场结构来 看，I M U 占比 将 持 续 增 大（全 球 占 比 由 2021 年 的 52.15%增 至 2027 年 的 56.48%；中 国 占 比 由 2021 年 的53.52%增至 2027 年的 60.06%），陀螺仪和加速度计 的占比逐步缩小，主要原因系独立的 M E M S陀螺仪在高端消费电子和汽 车电子市场中逐渐被 I M U 所替代：在消费电子领域，单个 I M U配备辅助 S P I 接口可以实现手机定位算法功能，替代了过去采用加速度计与磁力计结合实现的应用，一定程度上会限制加 速度计的增长。在汽车电子领域，由于 I M U 集成了多种 M E M S惯性传感器的功能，且在功耗、尺寸和信号处理上更有优势，将被更多地用于主动转向、翻滚检 测、E S C 以 保 障 A D A S/A V 高 度 自 动 化 和 完 全 自 动 化 驾 驶，从 而 对 独 立 的 M E M S 惯 性 传 感行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 1 3器进行替代。考虑到人形机器人与汽车有一定的技术同源性，并且未来批量化应用会产生制造端平台化、模块化的诉求，我们认为具有高度集成化 特征的 M E M S I M U 更加契合人形机器人行业发展大势。图 4：全 球 M E M S 惯 性 传 感 器 市 场 结 构（%）图 5：中 国 M E M S 惯 性 传 感 器 市 场 结 构（%）资 料 来 源：Y o l e I n t e l l i g e n c e，明 皜 传 感 招 股 书，山西 证 券 研 究 所资 料 来 源：芯 谋 研 究 中 国 M E M S 惯 性 传 感 器 市 场分 析，山 西 证 券 研 究 所M E M S I M U 产 品 性 能 持 续 提 升，已 逐 步 渗 透 至 光 学 I M U 的 优 势 领 域。从 行 业 发 展 态 势来 看，M E M S 惯 性 传 感 器 已 被 广 泛 应 用 于 工 业 与 通 信、高 可 靠、汽 车 电 子、医 疗 健 康、消 费电子等多个领域，随着 M E M S 惯性技术的持续进步，高性能 M E M S 惯性传感器应用逐渐拓展到无人系统、自动驾驶、高端工业、高可靠等领域。与之类似，随着 M E M S I M U 产品性能持续提 升，也已逐 步渗 透至光 学 I M U 的优 势领 域：光学 I M U 和 M E M S I M U 是当 前市 场上比较常见的 I M U 产品类型。由于技术原理存在差 异，光学 I M U 在准确度、精度等方面具有显著的优势因而主要应用 于航空航天、国防、海上导航和其他高精 度领域，而 M E M S I M U 更多应用 于 体 积 要 求 更 小、成 本 要 求 更 低、功 耗 要 求 更 小 的 消 费 电 子、汽 车 及 工 业 等 领 域。随 着M E M S I M U 产品性能持续提 升，其应用场景已逐 步渗透至光学 I M U 的优势领域。以霍尼韦尔产品演 进情况为例，从 H G 1 1 25、H G 1 1 26 到 H G 1930、H G 1900 再到 H G 4930，M E M S I M U 的各主要 性能指标均 实现优化和 提升。其优 势 M E M S I M U 产品 H G 4930 的部分 性能已达到 甚至超 越光 学 I M U 产 品 H G 1700S G，并且 在 其官 方 产品 介 绍中 被 认为 是 体积 更 小、能 耗 更低、成本更优的 F O G 替代品。行 业 研 究/行 业 专 题 报 告请务必阅读最 后一页股票评级说明和 免责声明 1 4图 6：霍 尼 韦 尔 M E M S I M U 性 能 显 著 提 升 并 逐 渐 对 标 光 学 I M U资 料 来 源：霍 尼 韦 尔 官 网，山 西 证 券 研 究 所3.在 现 有 两 足 人 形 机 器 人 方 案 中，M E M S I M U 已 有 较 为 广 泛 的 应 用M E M S I M U 已 在 两足 人 形 机器 人 技 术方 案 中 有 较为 广 泛 的应 用，并 承 担导 航、测 量、稳控等 功能。通过梳理可追溯的两足 人形机器人技术解决方案可知，惯性感知能力对于其完 成两足运动功能具有重要 意义，并且大多数两足人形 机器人厂商/研究机构明确采用了 M E M S I M U技术方 案，如本田、波士顿 动力、P A L R obot i c s、优必选、