Dai prototipi di laboratorio al graduale passaggio alla produzione commerciale di massa, i robot umanoidi stanno diventando un elemento fondamentale nei settori globali della produzione di fascia alta-e dell'intelligenza artificiale, innescando un nuovo ciclo di rivoluzione tecnologica e industriale. Essendo i portatori finali dell'intelligenza incorporata, i robot umanoidi non possono raggiungere la capacità di camminare, operare, interagire e adattarsi all'ambiente come gli esseri umani-senza il supporto di un sistema di percezione completo, di alta-precisione e altamente stabile. I sensori sono le "antenne neurali" che collegano i robot con il mondo fisico e sono i componenti principali che determinano il livello di intelligenza, la precisione operativa e gli scenari applicativi dei robot.
Con l'accelerazione del processo di produzione di massa dei robot umanoidi e la continua espansione degli scenari applicativi, il settore dei sensori ha completamente superato i tradizionali confini delle applicazioni, inaugurando opportunità a tutto tondo-come l'espansione su scala di mercato, l'iterazione tecnologica accelerata e una maggiore sostituzione domestica. È diventato il percorso incrementale principale con il maggiore potenziale di crescita nel campo dei sensori di fascia alta-.
I sensori sono la pietra angolare per l’industrializzazione dei robot umanoidi
Rispetto ai tradizionali robot industriali e di servizio, l'attributo "simile all'uomo-" dei robot umanoidi impone requisiti molto più rigorosi al sistema di percezione che mai. I robot tradizionali devono eseguire solo operazioni di posizionamento singole e ripetitive, con un unico requisito di percezione e richieste di precisione relativamente basse. I robot umanoidi devono simulare molteplici funzioni sensoriali degli esseri umani, come la vista, il tatto, la percezione della forza, l'udito e la percezione della postura. Non devono solo percepire accuratamente le proprie posizioni articolari, posture di movimento e stati di forza, ma anche catturare il terreno, gli ostacoli, i materiali degli oggetti e le forze di contatto dell'ambiente esterno in tempo reale, ottenendo un controllo regolare, un funzionamento preciso e un'interazione sicura.
Dal punto di vista della struttura dei costi, i sensori sono diventati uno dei componenti con la percentuale più alta di costi fondamentali per i robot umanoidi. Dati autorevoli del settore mostrano che nel costo della distinta base dei tradizionali robot umanoidi, la percentuale complessiva di sensori raggiunge il 33,4%, superando di gran lunga i componenti principali di trasmissione come motori e riduttori. Il numero di sensori equipaggiati su una singola macchina può raggiungere decine o addirittura centinaia, coprendo tutte le parti del corpo come articolazioni, tronco, arti e testa. Si può affermare che la maturità tecnologica, la controllabilità dei costi e la stabilità della fornitura dei sensori determinano direttamente se i robot umanoidi possono raggiungere la produzione di massa su larga scala-e l'applicazione commerciale. Di conseguenza, l’industria dei sensori è stata in prima linea nella crescita esplosiva dell’industria dei robot umanoidi ed è diventata un anello fondamentale indispensabile nella catena industriale.
Aprire uno spazio di mercato incrementale di centinaia di miliardi di yuan
L'industrializzazione accelerata dei robot umanoidi ha stimolato direttamente la domanda incrementale nel settore dei sensori, rompendo completamente il modello di mercato tradizionale dell'elettronica di consumo, dell'elettronica automobilistica e del controllo industriale e aprendo un nuovissimo polo di crescita-. I dati provenienti da numerose società di intermediazione mobiliare e istituzioni del settore mostrano che il mercato globale dei sensori per robot umanoidi è alla vigilia di una rapida crescita e si prevede che registrerà una crescita esponenziale nei prossimi cinque anni.
L'industria prevede generalmente che entro il 2030 la scala di produzione globale di robot umanoidi supererà il milione di unità e che la dimensione complessiva del mercato dei sensori corrispondenti dovrebbe superare i 100 miliardi di yuan. Tra questi, il mercato cinese, in quanto area di layout principale dell’industria globale dei robot umanoidi, la dimensione del mercato dei relativi sensori supererà i 10 miliardi di yuan, con un tasso di crescita composto medio annuo di gran lunga superiore a quello del mercato dei sensori tradizionali. Al momento, i robot umanoidi sono ancora nella fase di produzione di prova su piccola-scala e di verifica della scena. La domanda di sensori ha mostrato una rapida tendenza al rialzo. Con il conseguente calo dei costi di produzione di massa e la penetrazione di scenari applicativi dai settori industriali e speciali ai settori dei consumatori e dei servizi, il numero di sensori installati per unità e la domanda complessiva del mercato continueranno ad aumentare, formando uno slancio di crescita sostenuto e stabile. Attivare pienamente la vitalità del mercato dell'intero settore dei sensori.
Rispetto alla concorrenza saturata nel tradizionale mercato dei sensori, il settore dei robot umanoidi è un-nuovo oceano blu. Non ha l’eccessiva concorrenza interna del mercato esistente e ha una rigidità della domanda estremamente forte. Che si tratti del layout di produzione di massa dei principali produttori di interi macchinari o dell'iterazione di ricerca e sviluppo di produttori di piccole e medie-dimensioni, tutti non possono fare a meno del supporto di sensori ad alte-prestazioni. Ciò porta una domanda di ordini stabile e uno spazio di profitto per le imprese di sensori e promuove la scala complessiva del settore per raggiungere rapidamente un nuovo livello.
La categoria dei sensori core sta vivendo un’esplosione della domanda
Il sistema di percezione dei robot umanoidi è diviso in due sistemi principali: percezione dello stato interno e percezione dell'ambiente esterno. Ciò ha dato origine a molteplici sottosettori di sensori fondamentali-come visione, percezione della forza, tatto, postura e posizione. Ogni sotto-settore presenta requisiti tecnici unici e un vasto spazio di mercato, spingendo il settore dei sensori a passare dalla competizione per singola-categoria a una direzione diversificata e specializzata.
Sensori visivi: il nucleo del sistema di percezione, l'aggiornamento 3D è diventato mainstream
I sensori visivi svolgono il ruolo degli "occhi" dei robot umanoidi, responsabili di funzioni fondamentali come il riconoscimento ambientale, l'evitamento degli ostacoli, il posizionamento degli oggetti e il riconoscimento facciale. Contribuiscono per oltre il 70% alle informazioni sulla percezione esterna e rappresentano il segmento di mercato più elastico. La visione 2D tradizionale non è più in grado di soddisfare i requisiti operativi spaziali tridimensionali dei robot umanoidi. 3I sensori di visione D (visione binoculare, ToF, luce strutturata, liDAR) sono diventati la configurazione tradizionale, offrendo vantaggi come la percezione della profondità, il posizionamento ad alta-precisione e l'adattamento agli ambienti con scarsa-illuminazione.
Attualmente, i produttori di robot umanoidi dotati di testa adottano generalmente una soluzione combinata di visione multi-occhio e telecamere di profondità, che ha determinato un forte aumento della domanda di sensori di visione 3D. Con le iterazioni tecnologiche, i sensori visivi si stanno aggiornando verso la miniaturizzazione, il basso consumo energetico e l’alta risoluzione. Allo stesso tempo, i loro costi diminuiscono continuamente, passando dal livello dei mille-yuan al livello dei cento-yuan, promuovendo ulteriormente applicazioni su larga-scala e portando un numero enorme di ordini e opportunità di aggiornamento tecnologico alle aziende di sensori visivi.
Sensore di coppia: nucleo del controllo di precisione della forza, innovazione nazionale nel mercato di fascia alta-
I sensori di forza sono i componenti principali dei robot umanoidi per ottenere un funzionamento regolare e un lavoro preciso. Soprattutto i sensori di forza a sei-dimensioni, che possono misurare simultaneamente forze direzionali tri-e momenti tridimensionali, sono apparecchiature standard per parti chiave come articolazioni, polsi e caviglie. Hanno barriere tecniche estremamente elevate e sono anche una delle categorie di sensori più preziose. Affinché i robot umanoidi possano eseguire operazioni complesse come afferrare, assemblare e macinare, devono fare affidamento sui sensori di forza per fornire-feedback in tempo reale sui dati di forza, ottenere un controllo flessibile ed evitare di danneggiare oggetti o i loro stessi componenti.
In precedenza, il mercato globale dei sensori di forza a sei- dimensioni è stato a lungo monopolizzato da imprese estere e i marchi stranieri rappresentavano quasi il 70% del mercato nazionale. Con l’accelerata localizzazione dell’industria dei robot umanoidi, le aziende nazionali di sensori di forza stanno facendo rapidi progressi tecnologici, recuperando terreno in collegamenti fondamentali come la progettazione di strutture elastomeriche, la calibrazione e gli algoritmi di disaccoppiamento, ed entrando gradualmente nelle catene di fornitura dei principali produttori di macchine intere. C’è un enorme spazio per la sostituzione interna. Si prevede che entro il 2030 la dimensione del mercato dei sensori di forza a sei- dimensioni supererà i 10 miliardi di yuan, diventando il percorso principale per le innovazioni di fascia alta-nel settore dei sensori.
Sensore tattile: potenziato dalla pelle elettronica, un nuovo oceano blu di percezione flessibile
I sensori tattili sono conosciuti come la "pelle elettronica" dei robot umanoidi. Vengono utilizzati principalmente per rilevare informazioni sottili come la pressione di contatto, la temperatura e la struttura del materiale, migliorando la sicurezza dell'interazione e la precisione operativa dei robot. Sono la chiave per ottenere un'interazione-simile a quella umana. Rispetto ai sensori rigidi tradizionali, i sensori tattili flessibili possono adattarsi agli arti e ai palmi dei robot, adattarsi a superfici curve complesse e avere caratteristiche di elevata sensibilità, flessibilità ed estensibilità e anti-interferenza. Sono ampiamente utilizzati nelle mani abili, nei tronchi e in altre parti.
Al momento, i percorsi tecnici dei sensori tattili non sono ancora completamente convergenti. Diversi percorsi come quello piezoresistivo, capacitivo e piezoelettrico funzionano in parallelo e il modello del settore non è stato ancora finalizzato. Le imprese nazionali hanno l’opportunità di superare i loro rivali prendendo una scorciatoia. Con la maturazione della tecnologia elettronica della pelle, il numero dei singoli sensori tattili installati continuerà ad aumentare. Si prevede che entro il 2030 le dimensioni del mercato supereranno i 10 miliardi di yuan, diventando un nuovissimo motore di crescita-per il settore dei sensori.
Sensori inerziali e di posizione: indispensabili-per il controllo dell'assetto e si prevede una produzione su-scala su larga scala
Le unità di misura inerziali (IMU), gli encoder e altri sensori di atteggiamento e posizione vengono utilizzati principalmente per monitorare la postura di movimento, la posizione articolare e la velocità di movimento dei robot umanoidi stessi, garantendo l'equilibrio e la stabilità della postura di camminata del robot. Sono i componenti fondamentali per raggiungere la camminata bipede. Questo tipo di sensore è caratterizzato da miniaturizzazione, basso consumo energetico e alta affidabilità. Appartiene alla categoria dei prodotti essenziali, con un gran numero di unità installate. Con la produzione di massa e l'espansione su larga-scala dei robot umanoidi, si assisterà a un continuo aumento del volume e a una costante espansione dello spazio di mercato.
Iterazione tecnologica accelerata: promozione della-trasformazione intelligente e di fascia alta del settore dei sensori
I severi requisiti applicativi dei robot umanoidi hanno costretto l'industria dei sensori ad accelerare l'iterazione tecnologica, a staccarsi dalla concorrenza omogenea dei tradizionali prodotti di fascia medio-a-bassa-e ad aggiornare verso l'alta precisione, la miniaturizzazione, la flessibilità, l'integrazione, il basso consumo energetico e l'anti-interferenza, promuovendo la trasformazione dell'intero settore verso la fascia alta-.
In passato, l'industria dei sensori nazionali si è concentrata a lungo sul mercato di fascia medio-e-bassa-, basandosi sulle importazioni per i prodotti di fascia alta-e ci sono carenze nelle tecnologie e nei processi principali. L’ascesa del campo dei robot umanoidi ha fornito alle imprese di sensori scenari applicativi e supporto finanziario per la ricerca e lo sviluppo tecnologico. Le aziende hanno aumentato i propri investimenti in ricerca e sviluppo, risolvendo problemi chiave come materiali di base, progettazione di chip, processi di produzione e integrazione di algoritmi e promuovendo il miglioramento continuo delle prestazioni dei sensori. Nel frattempo, la richiesta di percezione della fusione multi-sensore nei robot umanoidi ha guidato lo sviluppo di sensori dall'integrazione-singola all'integrazione multi-funzionale, ottenendo un'elaborazione collaborativa di dati come visione, percezione della forza e tatto, e migliorando ulteriormente il valore aggiunto e la competitività fondamentale dei prodotti.
Questa iterazione tecnologica non solo soddisfa le richieste applicative dei robot umanoidi, ma si ripercuote anche sul tradizionale mercato dei sensori, migliorando il livello tecnologico complessivo dell'industria dei sensori nazionale, rompendo il modello di monopolio di fascia alta-oltreoceano e ottenendo una trasformazione da "vendite di volume di fascia bassa-" a "vittoria di fascia alta-".
L’accelerazione della sostituzione interna: le imprese di sensori nazionali stanno entrando in un periodo d’oro di sviluppo
La capacità produttiva principale e le risorse di ricerca e sviluppo dell’industria globale dei robot umanoidi stanno accelerando la loro concentrazione in Cina. Insieme alla richiesta strategica di un controllo indipendente della catena di approvvigionamento nazionale, le imprese di sensori nazionali si trovano ad affrontare opportunità senza precedenti di sostituzione nazionale. Rispetto alle imprese di sensori estere, le imprese nazionali presentano vantaggi come velocità di risposta rapida, costi controllabili, forti capacità di servizio personalizzato e catene di fornitura vicine a quelle dei produttori di macchine complete, rendendo più facile per loro soddisfare l’iterazione di ricerca e sviluppo e le richieste di produzione di massa dei robot umanoidi.
Attualmente, numerose aziende di sensori nazionali hanno raggiunto progressi tecnologici in campi di nicchia come la visione, la percezione della forza, il tatto e il rilevamento inerziale, entrando con successo nei sistemi della catena di fornitura dei produttori di robot umanoidi e realizzando forniture su piccola-scala. Con l’espansione della produzione di massa di robot umanoidi, le imprese nazionali di sensori si legheranno profondamente ai principali produttori di apparecchiature originali (Oem), ottenendo miglioramenti simultanei in termini di tecnologia, capacità produttiva e quota di mercato, e conquistando gradualmente quote di mercato dalle imprese estere. Soprattutto nel campo dei sensori di fascia medio-e-alta-, il processo di sostituzione interna continuerà ad accelerare, penetrando dai componenti di supporto di fascia bassa-ai componenti principali e costruendo una catena di fornitura indipendente e controllabile per i sensori dei robot umanoidi.
Estensione dell’ecosistema industriale: guidare lo sviluppo coordinato dell’upstream e del downstream
Le opportunità offerte dai robot umanoidi all’industria dei sensori non si limitano al processo di produzione dei sensori, ma si estendono all’intera catena industriale, compresi i materiali di base, i chip e le apparecchiature di produzione a monte, nonché l’integrazione dei sistemi a valle, l’ottimizzazione degli algoritmi e l’adattamento della scena, formando un ecosistema industriale di sviluppo coordinato.
Nel settore upstream, la domanda di componenti fondamentali come materiali flessibili, estensimetri ad alta-precisione, chip di sensori e dispositivi MEMS è aumentata vertiginosamente, determinando l'aggiornamento tecnologico e l'espansione della capacità delle imprese correlate. Nel collegamento intermedio, le aziende di sensori stanno accelerando la produzione su larga-scala, l'ottimizzazione dei processi e il controllo dei costi per migliorare la competitività dei prodotti. Nel settore downstream, le imprese di integrazione di sistemi si concentrano sullo sviluppo di algoritmi di fusione multi-sensore per migliorare le prestazioni complessive dei sistemi di percezione e adattarsi a scenari diversificati come industria, sanità, servizi domestici e operazioni speciali. Questo sviluppo coordinato dell’intera catena industriale amplificherà ulteriormente le opportunità nel settore dei sensori, formerà un effetto di agglomerazione industriale e coltiverà una serie di aziende leader nel settore dei sensori con competitività globale.
Sfide e opportunità coesistono: la direzione principale dello sviluppo del settore
Sebbene i robot umanoidi abbiano offerto enormi opportunità all’industria dei sensori, l’industria deve ancora affrontare sfide come alcune barriere tecniche fondamentali, costi di produzione di massa relativamente elevati, affidabilità e stabilità da verificare e un sistema standard incompleto. Per cogliere questa tornata di dividendi industriali, le imprese di sensori devono concentrarsi su tre direzioni principali: in primo luogo, coltivare profondamente i mercati di nicchia, superare le tecnologie chiave e migliorare l’accuratezza e l’affidabilità del prodotto; In secondo luogo, accelerare la produzione di massa su-scala, ottimizzare i processi di produzione, promuovere la riduzione dei costi e soddisfare le richieste di produzione di massa dei produttori di apparecchiature originali. In terzo luogo, rafforzare la cooperazione con interi produttori di macchine e istituti di ricerca, concentrarsi su ricerca e sviluppo personalizzati in base ai requisiti della scena e ottenere una profonda integrazione di tecnologia e applicazione.
Conclusione
I robot umanoidi, in quanto terminali intelligenti di prossima-generazione, sono entrati in un periodo critico nel loro processo di industrializzazione, mentre l'industria dei sensori, in quanto settore di supporto principale, sta ora abbracciando un mercato blu oceano del valore di centinaia di miliardi di yuan. Questa non è solo un’espansione della scala del mercato, ma anche un’opportunità completa per l’aggiornamento tecnologico, la sostituzione domestica e la costruzione ecologica, che rimodellerà completamente il panorama globale dell’industria dei sensori. Per le imprese di sensori nazionali, si prevede che cogliere l'opportunità della crescita esplosiva dell'industria dei robot umanoidi, concentrandosi sulle innovazioni nelle tecnologie di base e nella struttura del mercato, consentirà di compiere un salto da leader a leader, promuovendo l'ingresso dell'industria cinese dei sensori nella gamma globale di fascia alta-e diventando un polo di crescita fondamentale nel campo manifatturiero di fascia alta-.
