力传感器在机器人的应用

随着机器人技术的快速发展，机器人应用越来越聚焦于机器人与环境发生交互的场景，如打磨抛光、柔顺装配、医疗康复等，对机器人柔顺控制的需求快速增长。

力传感器是机器人主动柔顺控制必不可少的部件，在协作机器人关节以及人形机器人关节、足部和灵巧手中均有广泛应用，直接影响着机器人的力控制性能。在特斯拉人形机器人中，力传感器在旋转关节和直线关节中各有一个。

此外，力传感器在人形机器人的灵巧手中也有广泛应用前景，特斯拉人形机器人的灵巧手通过空心杯电机驱动，尚未接入力传感器，但通过腱绳驱动的灵巧手，将会加入多个力传感器，代表厂商如NASA等。另外，力矩和位置结合，机器人可以实现更加柔性的控制。

在机器人力控解决方案中，六维力传感器是目前应用最广泛力觉传感器。

据贝哲斯统计数据，2022年全球力矩传感器市场规模达到约572亿元，2028年有望达到805亿元，复合增速约为5.84%。

中国市场六维力/力矩传感器机器人行业销量同比增62.58%，市场规模同比增长54.35%。

虽然目前六维力和力矩传感器市场基数依然偏小，尚未形成明显规模效应，但随着人形机器人的逐步放量，力传感器和六维力矩传感器有望快速增长。

力传感器行业概览

机器人力控方案主要分为三类：电流环力控、被动力控（弹性体）和力矩/力传感器力控。在各类方案中，力传感器力控被认为是在人形、协作机器人上应用的最佳方案。

在进行机器人操作时，施加力度的精准控制往往非常困难，因此需要使用力矩/力传感器进行监测与调节。力矩/力传感器可以感知外部力的变化，并根据这些变化做出相应的调整，以使机器人能够准确执行任务。

力觉传感器是一种能够感知并度量力的传感器，它通常由感应元件和转换元件组成。这种传感器被广泛应用于协作机器人打磨、抛光碰撞检测等领域，用于监测、检测和记录施加在其上的线性力和旋转力。

根据测量维度的不同，力觉传感器可以被分为一至六维力传感器。在这些传感器中，六维力传感器，也叫作六维力/力矩传感器、六轴力传感器、F/T传感器，能够同时测量中性坐标系（OXYZ）内的三个力（FX、FY、FZ）和三个力矩（MX、MY、MZ）。因此，它能够提供最为全面精准的力觉信息，被认为是维度最高的力觉传感器。

力矩传感器按照力的维度分类：

资料来源：海伯森

六维力矩传感器的单价较为昂贵，根据e-motion supply和爱采购网站的数据，例如ATI机器人所使用的mini45、axia80 m8、nano43等型号的进口价格均超过了3万元人民币，而大型传感器omega191的进口价格更是高达10.5万元。

目前，六维力传感器主要应用于多个领域，包括但不限于汽车行业的碰撞测试、轮毂、座椅等零部件测试，以及航空航天、生物力学、医疗领域、科研实验、机器人与自动化等。

力传感器应用广泛：

资料来源：力准传感官网

力传感器市场格局和龙头梳理

高性能六维传感器价格普遍较高，从几千到上万不等，凸显了其高价值。由于技术壁垒较高，国内能够实现量产的企业较少，而美日企业则具有明显的先发优势。

在日韩地区，Robotous、Sintokogio、WACOH-TECH等是典型的六维传感器品牌；而在欧美地区，ATI、OnRobot、SCHUNK和霍尼韦尔等则是该领域的知名企业。

国产六维力传感器与外资主流传感器在灵敏度、串扰、抗过载能力及维间耦合误差等方面仍存在差距。

国内参与者主要是鑫精诚、宇立仪器（安川电机、KUKA、ABB的力传感器合作商）、坤维科技（瀚川智能参股，供货给节卡、遨博、睿尔曼、大族等国内协作机器人厂商），鑫精诚、海伯森、蓝点触控、昊志机电、神源生智能、瑞尔特测 控等，柯力传感、汉威科技、中航电测等在一维、二维力传感器领域具有领先地位。

整体来看，近年来力传感器需求受机器人放量而快速增长，从事一维力（力矩）传感器的厂商众多，具备六维力传感器生产能力的厂商完全具备一维力传感器生产能力。

2022年国内六维力传感器市场竞争格局：

资料来源：GGII

结语

随着机器人技术的不断发展，力矩传感器已成为机器人应用中不可或缺的一部分。未来，随着机器人应用场景的不断拓展，多维力矩/力传感器的市场需求将会持续增加，行业空间广阔。

文章来源：乐晴行业观察

　　审核编辑：汤梓红