華泰證券：IMU是實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人姿態(tài)控制的核心部件之一

智通財(cái)經(jīng)APP獲悉，華泰證券發(fā)布研報(bào)稱，IMU是實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人姿態(tài)控制的核心部件之一。廣義IMU包括六軸和九軸等，其中六軸IMU由三個(gè)軸向的陀螺儀和三個(gè)軸向的加速度計(jì)組成，可測量物體在三維空間的角速度和加速度。六軸IMU中MEMS IMU應(yīng)用最廣泛，其核心為MEMS芯片。根據(jù)精度要求，其可分為消費(fèi)級、戰(zhàn)術(shù)級、導(dǎo)航級和戰(zhàn)略級四類。華泰證券認(rèn)為，單臺人形機(jī)器人需配備多個(gè)戰(zhàn)術(shù)級六軸IMU。目前高精度MEMS IMU被國外巨頭壟斷，但國內(nèi)部分廠商已突破核心技術(shù)壁壘，國內(nèi)參與主體包括MEMS芯片自主可控的半導(dǎo)體公司、本土消費(fèi)級MEMS龍頭和Tier1模塊系統(tǒng)集成商等。

廣義IMU包含六軸和九軸等 六軸IMU融合兩種測量結(jié)果

IMU(Inertial Measurement Unit)即慣性測量單元，廣義IMU包含六軸和九軸等，六軸IMU包含三個(gè)軸向的陀螺儀和三個(gè)軸向的加速度計(jì);九軸IMU在六軸IMU的基礎(chǔ)上，增加了三個(gè)軸向的磁力計(jì)。其中陀螺儀測量角速度，積分后得到旋轉(zhuǎn)角度；加速度計(jì)測量線性加速度，積分后得到速度和位移，同時(shí)分解重力加速度到三軸上，得到瞬時(shí)角度信息；磁力計(jì)用于測量磁場強(qiáng)度，獲取地理方位。六軸IMU中，加速度計(jì)獲取速度和位移;旋轉(zhuǎn)角度的獲取需將加速度計(jì)和陀螺儀的角度測量結(jié)果相融合，以便精準(zhǔn)獲取物體的姿態(tài)信息，常用的數(shù)據(jù)融合算法包括互補(bǔ)濾波和貝葉斯濾波等。

六軸IMU可滿足人形機(jī)器人需求 單臺需配備多個(gè)戰(zhàn)術(shù)級IMU

華泰證券認(rèn)為，人形機(jī)器人對速度、位移和姿態(tài)/角度等信息需求度高，對地理方位的需求度較低，人形機(jī)器人配備六軸IMU即可滿足需求。根據(jù)精度要求，IMU可分為消費(fèi)級、戰(zhàn)術(shù)級、導(dǎo)航級和戰(zhàn)略級。消費(fèi)級IMU精度低，價(jià)格在百元以內(nèi)，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品;戰(zhàn)術(shù)級IMU精度中等，價(jià)格在百元和萬元之間，多應(yīng)用于無人駕駛領(lǐng)域;導(dǎo)航和戰(zhàn)略級IMU精度高，價(jià)格在萬元以上，主要應(yīng)用于導(dǎo)彈和航天航空。UCLA Artermis機(jī)器人在盆骨處配備一個(gè)戰(zhàn)術(shù)級IMU，并在頭部和足部各配備一個(gè)IMU。華泰證券認(rèn)為，未來單臺人形機(jī)器人需配備多個(gè)戰(zhàn)術(shù)級六軸IMU。

MEMS IMU應(yīng)用最廣泛 核心壁壘為MEMS芯片

六軸IMU中常用陀螺儀有激光、光纖和MEMS三類，MEMS陀螺儀精度低于前兩者，但體積小，成本低，應(yīng)用最廣泛;常用加速度計(jì)是電容式MEMS加速計(jì)。MEMS IMU由MEMS陀螺儀和MEMS加速度計(jì)組成，產(chǎn)業(yè)鏈上游生產(chǎn)芯片和傳感器組件，中游負(fù)責(zé)模組系統(tǒng)集成，下游應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橄M(fèi)電子、無人駕駛和航天航空等。MEMS IMU核心壁壘為MEMS芯片，包括加速度計(jì)集成芯片，陀螺儀集成芯片和ASIC芯片(處理信號)，其技術(shù)難點(diǎn)在于如何減少誤差和提高精度。

高精度IMU被國外企業(yè)壟斷 供給側(cè)/需求側(cè)共促國產(chǎn)替代

目前高精度IMU基本被博世、ST半導(dǎo)體和ADI等國外企業(yè)壟斷，國產(chǎn)廠商的市占率幾乎為零。華泰證券認(rèn)為，未來國產(chǎn)替代滿足需求端和供給端邏輯：1)供給端：目前國內(nèi)部分企業(yè)已突破核心技術(shù)壁壘，其高性能IMU的MEMS芯片技術(shù)指標(biāo)與國外接近；2)需求端：目前戰(zhàn)術(shù)級IMU單價(jià)在百元和萬元間。華泰證券認(rèn)為，人形機(jī)器人量產(chǎn)后，需依托國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)降本。國內(nèi)IMU的主要參與者包括三類：高性能MEMS芯片自主可控的半導(dǎo)體公司，本土消費(fèi)級MEMS龍頭和Tier1模塊系統(tǒng)集成商等。

風(fēng)險(xiǎn)提示：IMU性能不及預(yù)期、IMU國產(chǎn)化替代不及預(yù)期、人形機(jī)器人通用性不及預(yù)期等。