力傳感器行業(yè)市場分析

力傳感器行業(yè)市場分析1力傳感器是力控的關(guān)鍵部件，六維力傳感器測量信息最為全面精準(zhǔn)1.1六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器力覺傳感器，顧名思義就是感知并度量力的傳感器。按照測量維度，力覺傳感器可以分為一至六維力傳感器。能測幾個(gè)維度，它就是幾維力傳感器。最常見的是一維、三維和六維力傳感器，二維和五維的力傳感器較少。（1）一維力傳感器：如果力的方向和作用點(diǎn)是固定的，此時(shí)可以選擇用一維力傳感器進(jìn)行測量。我們可以通過安裝定位，使被測量力F的方向完全與標(biāo)定坐標(biāo)軸（OZ軸）重合，這樣就可以對(duì)力進(jìn)行精確測量。代表產(chǎn)品有稱重傳感器、壓力傳感器等。當(dāng)力的方向與傳感器的測量軸線平行但不重合，此時(shí)傳感器的測量結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。（2）三維力傳感器：如果力F的作用點(diǎn)P始終與傳感器的標(biāo)定參考點(diǎn)O保持重合，力F的方向在三維空間中隨機(jī)變化，那么用三維力傳感就能完成測量任務(wù)。因?yàn)楸粶y量的力可以分解為三維力傳感器標(biāo)定坐標(biāo)系下的三個(gè)正交分量（Fx、Fy、Fz），三維力傳感器的三個(gè)測量單元可以分別對(duì)其進(jìn)行測量。當(dāng)力的作用點(diǎn)遠(yuǎn)離傳感器，這個(gè)力在經(jīng)過正交分解并平移至三維力傳感器的校準(zhǔn)中心后，傳感器既要承受力Fx/Fy/Fz三分量的作用，又要承受Mx/My/Mz三個(gè)彎矩的作用，這種情況下，三維力傳感器的測量結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)較大偏差。（3）六維力傳感器：如果力的方向和作用點(diǎn)都在三維空間內(nèi)隨機(jī)變化，此時(shí)應(yīng)該選擇用六維力傳感器進(jìn)行測量。因?yàn)榭臻g中任意作用點(diǎn)上的力可以在六維力傳感器的標(biāo)定坐標(biāo)系內(nèi)，分解為沿標(biāo)定坐標(biāo)軸的三方向分力（FX、FY、FZ）和繞標(biāo)定坐標(biāo)軸的三方向力矩（MX、MY、MZ）。這類傳感器更適用于參考點(diǎn)的距離較遠(yuǎn)，且隨機(jī)變化情景，測量精度要求較高。六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器，它能給出最為全面精準(zhǔn)的力覺信息。六維力傳感器，又叫六維力/力矩傳感器、六軸力傳感器、F/T傳感器，是一種特殊的力傳感器，能夠同時(shí)測量中性坐標(biāo)系（OXYZ）內(nèi)的三個(gè)力（FX、FY、FZ）和三個(gè)力矩（MX、MY、MZ）。六維力傳感器一般分成固定端（機(jī)器人端）和加載端（工具端），傳感器的內(nèi)部算法會(huì)解耦各方向力和力矩間的干擾，使力的測量更為精準(zhǔn)。根據(jù)傳感元件的不同，六維力/力矩傳感器主要分為:應(yīng)變片式、光學(xué)式以及壓電/電容式。目前，市場應(yīng)用的六維力/力矩傳感器大部分是基于應(yīng)變式的測量。基于壓電、電容和光學(xué)等原理測量的傳感器有一定的理論研究和實(shí)驗(yàn)，下游尚未得到廣泛應(yīng)用。每種類型的六維力傳感器都具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和適用范圍，隨著相關(guān)研究的不斷深入，不同測量機(jī)理的傳感器將會(huì)發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)被應(yīng)用到各種場合，進(jìn)而推動(dòng)六維力傳感器向多元化方向發(fā)展。經(jīng)過對(duì)穩(wěn)定性、剛度、動(dòng)態(tài)特性、成本與信噪比五個(gè)維度的比較，硅應(yīng)變傳感器綜合性能優(yōu)異。硅應(yīng)變片的穩(wěn)定性、信噪比、動(dòng)態(tài)特性要好于金屬應(yīng)變片，剛度上兩者差異不大，成本上金屬略優(yōu)，但這幾年硅應(yīng)變片的工藝有了提升和改進(jìn)，綜合成本也在大幅降低。六維力/力矩傳感器的研發(fā)難度非常大。它不是三個(gè)一維力傳感器和三個(gè)扭矩傳感器結(jié)構(gòu)的簡單疊加，它的非線性力學(xué)特征明顯，要考慮多通道信號(hào)的溫漂、蠕變、交叉干擾、數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，再加之六維聯(lián)合加載標(biāo)定的復(fù)雜性，六維力傳感器的技術(shù)難度可謂是一維力傳感器難度的六次方。六維力傳感器面臨兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題：全方位機(jī)械過載保護(hù)和動(dòng)態(tài)性能。機(jī)械過載保護(hù)是指作用到傳感器的力超過某一數(shù)值時(shí)，為避免傳感器損壞而增加的一種附屬結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外學(xué)者也提出了基于不同結(jié)構(gòu)的機(jī)械過載保護(hù)裝置，但由于保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且加工精度要求較高等限制，生產(chǎn)出具有全方位機(jī)械過載保護(hù)裝置的六維力傳感器的成熟產(chǎn)品仍有難度。傳感器性能指標(biāo)包括靜態(tài)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。在實(shí)際的力測量過程中，被測信號(hào)大多是動(dòng)態(tài)信號(hào)，如機(jī)器人打磨拋光時(shí)的接觸力、物體高速運(yùn)動(dòng)過程中的稱重和炮彈發(fā)射過程時(shí)的后座力等信號(hào)，這些信號(hào)屬于快速時(shí)變信號(hào)，動(dòng)態(tài)性能較差的傳感器很難跟蹤測量這些信號(hào)，所以必須在充分了解傳感器的動(dòng)態(tài)性能后方能選擇合適的傳感器來進(jìn)行測量。除了優(yōu)化自身結(jié)構(gòu)、形狀等方法提高動(dòng)態(tài)性能外，一些國內(nèi)外學(xué)者利用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償濾波器、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等智能算法來提高傳感器的動(dòng)態(tài)性能，取得了良好的效果。國外對(duì)六維力/力矩傳感器的研究起步較早。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)六維力傳感器結(jié)構(gòu)都做了大量的研究與改進(jìn)，目的是提高傳感器的靈敏度和抗過載能力，減少維間耦合誤差，改善動(dòng)態(tài)性能，從而更好地輔助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化控制。1.2力傳感器是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)主動(dòng)柔順控制的核心部件六維力測量技術(shù)屬于平臺(tái)型技術(shù)，根據(jù)應(yīng)用場景的環(huán)境、載荷、安裝、通訊、算力、動(dòng)力學(xué)特性等需求不同，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，六維力傳感器的產(chǎn)品形態(tài)和技術(shù)特點(diǎn)也有較大區(qū)別。目前，六維力傳感器主要應(yīng)用于汽車行業(yè)的碰撞測試、輪轂、座椅等零部件測試以及航空航天、生物力學(xué)、醫(yī)療領(lǐng)域、科研實(shí)驗(yàn)、機(jī)器人與自動(dòng)化等領(lǐng)域。在汽車領(lǐng)域，六維力/力矩傳感器被廣泛地用在汽車部件和系統(tǒng)級(jí)測試、發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力總成測試、車輛和試驗(yàn)廠測試、總裝和最終測試。它們?cè)诖_定新車和部件設(shè)計(jì)的完整性和優(yōu)化方面都能發(fā)揮重要作用，同時(shí)還有助于保證效率、安全性和正確的功能。航空航天領(lǐng)域是六維力傳感器最早的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，可用于測量風(fēng)洞試驗(yàn)、飛機(jī)、衛(wèi)星、火箭等飛行器各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的六維力信息，通過這些信息，飛行器可以更加準(zhǔn)確地感知環(huán)境，控制姿態(tài)，完成各項(xiàng)任務(wù)。隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用的深入，六維力和力矩傳感器還可以用于飛機(jī)制造、飛行器著陸和起飛過程的監(jiān)測、機(jī)械臂控制、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等領(lǐng)域。六維力傳感器的應(yīng)用能夠提高航空航天系統(tǒng)的性能、安全性和可靠性。在醫(yī)療手術(shù)和康復(fù)領(lǐng)域，手術(shù)機(jī)器人的力感知可作為力反饋的依據(jù)以提升手術(shù)的安全性。根據(jù)臨床場景的不同，手術(shù)機(jī)器人主要分為腔鏡機(jī)器人、骨科機(jī)器人、穿刺機(jī)器人、經(jīng)自然腔道機(jī)器人、泛血管機(jī)器人等五類機(jī)器人。目前，協(xié)作機(jī)械臂+六維力傳感器的組合已廣泛應(yīng)用于血管介入手術(shù)機(jī)器人、外科手術(shù)機(jī)器人、醫(yī)療檢測機(jī)器人及遠(yuǎn)程操控機(jī)器人等;中國手術(shù)機(jī)器人行業(yè)處于早期發(fā)展階段，增長潛力較大。根據(jù)GGII預(yù)計(jì)，未來3-5年，骨科機(jī)器人和泛血管手術(shù)機(jī)器人將占手術(shù)機(jī)器人市場的20%以上。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的深入，六維力傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊，六維力傳感器產(chǎn)品將逐漸成為類似應(yīng)用場景中的剛需。柔順控制可解決很多傳統(tǒng)位置控制難以解決的問題，有利于擴(kuò)展機(jī)器人的功能。在許多交互任務(wù)中需要機(jī)器人與對(duì)象或環(huán)境發(fā)生接觸，兩者接觸時(shí)，會(huì)在接觸面之間產(chǎn)生相互作用力，只靠位置控制可能導(dǎo)致很大的誤差。由于采用位置控制的機(jī)器人可通過結(jié)構(gòu)化環(huán)境的設(shè)置，依靠快速、精準(zhǔn)的位置控制預(yù)設(shè)編程完成“固定軌跡”的任務(wù)。而在執(zhí)行接觸任務(wù)時(shí)，末端執(zhí)行器與規(guī)劃軌跡之間的微小偏差就可能導(dǎo)致機(jī)械臂與物體表面脫離接觸或在接觸面上施加過強(qiáng)的壓力；對(duì)于機(jī)器人的高剛性結(jié)構(gòu)，微小的位置誤差可能會(huì)導(dǎo)致非常大的作用力甚至災(zāi)難性的后果。所以為了實(shí)現(xiàn)交互任務(wù)，機(jī)器人需要表現(xiàn)出柔順性。柔順力控主要是從力傳感器獲得力信號(hào)，再將其轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的控制信號(hào)，使機(jī)器人響應(yīng)此信號(hào)而動(dòng)作。人機(jī)協(xié)作要以機(jī)器人的柔順控制作為前提。當(dāng)與機(jī)器人產(chǎn)生交互的外界環(huán)境發(fā)生改變，機(jī)器人應(yīng)對(duì)這種改變產(chǎn)生順應(yīng)性變化，這就是所謂的柔順性。如讓機(jī)器人末端執(zhí)行器在受到環(huán)境擾動(dòng)時(shí)能保持與環(huán)境的恒定接觸力，或是機(jī)器人順應(yīng)操作人員施加的外部牽引力，以運(yùn)動(dòng)到操作人員期望的位置。柔順控制主要分為主動(dòng)柔順控制和被動(dòng)柔順控制。被動(dòng)柔順控制主要依靠一些機(jī)械裝置（如減震器、彈簧等）使機(jī)器人表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境的柔順特性，主動(dòng)柔順控制依靠控制策略令末端產(chǎn)生需要的剛度、阻尼或力作用以達(dá)到柔順的目的。在實(shí)際應(yīng)用中，僅有少數(shù)的機(jī)器人在與環(huán)境接觸中具有非常有限的主動(dòng)柔順能力。(1)被動(dòng)柔順控制：借助某些機(jī)械裝置的物理上的柔順性，對(duì)接觸力產(chǎn)生被動(dòng)的適應(yīng)。如彈簧、阻尼等構(gòu)成的柔順裝置，可以靠彈簧形變吸收或者阻尼損耗機(jī)器人與環(huán)境產(chǎn)生接觸時(shí)產(chǎn)生的能量。但當(dāng)前被動(dòng)柔順控制方法在應(yīng)用效果上仍存在著多種不足，如結(jié)構(gòu)剛度降低、機(jī)器人關(guān)節(jié)的重量增長、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性增加。在此背景之下，主動(dòng)柔順控制則成為了現(xiàn)今研究者們開展柔順控制研究的首要方式。(2)主動(dòng)柔順控制：需要機(jī)器人獲取對(duì)力信息和位置信息的反饋，利用力與位置的反饋信息結(jié)合相應(yīng)算法去主動(dòng)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)或者作用力。機(jī)器人實(shí)現(xiàn)主動(dòng)柔順控制的方式主要有力/位混合控制、零力控制和阻抗控制這三種控制理論。力/位混合控制：這種理論模型有位置反饋環(huán)和力反饋環(huán)，機(jī)器人在進(jìn)行任務(wù)的過程中，可以把機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作空間分解為位置、力兩個(gè)相互正交且獨(dú)立的子空間。在力空間內(nèi)，通過力控制方法確保實(shí)際接觸力最大程度的接近期望接觸力；在位置空間內(nèi)，通過位置控制方法保證機(jī)器人能夠沿期望軌跡運(yùn)動(dòng)，通過力和位置控制策略協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)末端作用力的主動(dòng)柔順控制過程。零力控制：直接示教又稱拖動(dòng)示教是目前人機(jī)協(xié)作的主要方式之一，即人類操作者直接通過手動(dòng)拖動(dòng)機(jī)器人來進(jìn)行示教任務(wù)。而零力控制便是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人拖動(dòng)示教的最核心技術(shù)。目前零力控制主要有兩種實(shí)現(xiàn)方法：基于位置的零力控制以及基于直接力矩控制的零力控制。阻抗控制：根據(jù)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置（或速度）和接觸力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過控制器調(diào)整位置（速度）誤差或剛度系數(shù)來控制機(jī)器人末端執(zhí)行器的接觸力。阻抗控制理論根據(jù)控制原理可以分為基于位置的阻抗控制（導(dǎo)納控制）和基于力的阻抗控制。六維力/力矩傳感器是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)柔順化、智能化操作的關(guān)鍵傳感設(shè)備。只具有位置反饋將難以滿足柔順控制的需要，在機(jī)器人控制中加入力反饋環(huán)節(jié)勢(shì)在必行。機(jī)器人力覺傳感器是模仿人類四肢關(guān)節(jié)功能的機(jī)器人獲得實(shí)際操作時(shí)的大部分力信息的裝置，是機(jī)器人主動(dòng)柔順控制必不可少的，它直接影響著機(jī)器人的力控制性能。在機(jī)器人力控解決方案中，目前應(yīng)用最為廣泛的力覺傳感器就是六維力傳感器。目前，六維力傳感器主要用于檢測、預(yù)防、控制、示教、測量、保護(hù)等場景，通常安裝在機(jī)器人的底座或者末端，可以提供應(yīng)用過程中的力交互信息，對(duì)于下游客戶而言有效且可靠的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。未來，人形機(jī)器人力控技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)出多信息融合(觸覺、力覺和視覺等)，主要通過配備(AI、視覺、力覺傳感器等)傳感器得以實(shí)現(xiàn)，尤其在手腕、腳踝關(guān)節(jié)等處更適用六維力矩傳感器，這將為六維力傳感器在人形機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用帶來巨大的發(fā)展空間。1.3力傳感器與電流環(huán)的區(qū)別目前市面上絕大部分執(zhí)行器的力控方式分為兩種：一為電流環(huán)力控，一為傳感器閉環(huán)力控。電流環(huán)力控是一種比較容易實(shí)現(xiàn)的常規(guī)力控方式，主要通過調(diào)節(jié)電機(jī)內(nèi)部電流大小實(shí)現(xiàn)力控，實(shí)現(xiàn)難度較低，可以實(shí)現(xiàn)5%-15%精度范圍內(nèi)力控；但其運(yùn)動(dòng)速度慢，不能反向傳動(dòng)，無法滿足一些精度要求更高的場景需求，使用一段時(shí)間后，機(jī)械磨損會(huì)帶來誤差，精度進(jìn)一步降低。電流環(huán)適用于直驅(qū)電機(jī)(DirectDriveMotor)或者帶小減速比(ReductionRatio<10)的應(yīng)用場景，諸如小型阻抗控制的人機(jī)交互的機(jī)械臂和小型四足等。電流環(huán)以提高電流的穩(wěn)定性能來提高系統(tǒng)性能，是一種將輸出電流采用正反饋或負(fù)反饋的方式接入處理環(huán)節(jié)的方法。環(huán)路間相互作用，對(duì)信號(hào)進(jìn)行匯總、分析、修正，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制。當(dāng)力矩來到減速器端并嘗試推動(dòng)減速器反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于靜摩擦力的作用，減速器無法轉(zhuǎn)動(dòng)。因而需要繼續(xù)增大外力矩直至超過減速器的最大靜摩擦力，減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電流環(huán)才感知到外力矩。進(jìn)一步，電流環(huán)通過電流反饋和辨識(shí)的動(dòng)力學(xué)模型估計(jì)外力。電流環(huán)根據(jù)實(shí)現(xiàn)原理，分為開環(huán)力控和閉環(huán)力控兩類。開環(huán)力控直接讓機(jī)器人工作在力矩模式下，電機(jī)提供機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所需的重力，摩擦力，慣性力等。這樣用戶只需很小的外力即可讓機(jī)器人按照所需的軌跡運(yùn)動(dòng)。閉環(huán)力控會(huì)存在如下一個(gè)力反饋回路，它通過算法估計(jì)出用戶的牽引力矩，再通過阻抗控制，讓電機(jī)輸出一個(gè)輔助力矩，幫助用戶拖動(dòng)機(jī)器人，完成示教工作。由于反饋回路的存在，它對(duì)機(jī)器人建模和系統(tǒng)辨識(shí)的精度要求較低。電流環(huán)一般處在運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng)（三環(huán)控制系統(tǒng)）中最內(nèi)層，向外依次為速度環(huán)和位置環(huán)，這三環(huán)構(gòu)成3個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋PID（比例、積分、微分）調(diào)節(jié)系統(tǒng)。最內(nèi)的PID環(huán)就是電流環(huán)，電流環(huán)是控制的根本，任何模式都必須使用。此環(huán)完全在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部進(jìn)行，通過霍爾裝置檢測驅(qū)動(dòng)器給電機(jī)的各相的輸出電流，負(fù)反饋給電流的設(shè)定進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，從而達(dá)到輸出電流盡量接近等于設(shè)定電流，電流環(huán)是控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的，所以在轉(zhuǎn)矩模式下驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)算最小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)最快。環(huán)路間相互作用，對(duì)信號(hào)進(jìn)行匯總、分析、修正，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制。伺服電機(jī)可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，按照位置、力矩或速度指令精確地控制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)嵌的編碼器將伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器，完成閉環(huán)控制。電流環(huán)、力矩傳感器/六維力傳感器均是實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的自適應(yīng)柔性控制的方案。就二者對(duì)比而言，電流環(huán)其優(yōu)點(diǎn)在于成本低，不需要額外的傳感設(shè)備，而缺點(diǎn)在于精度較低，響應(yīng)較慢，適用場景有限。力矩傳感器是性能更佳，但成本相對(duì)更高的方案。響應(yīng)精度和速度上，電流環(huán)力控比力矩傳感器要低。力矩傳感器感知中，施加在連桿上的外力能夠直接傳導(dǎo)到傳感器上，而電流環(huán)感知?jiǎng)t是力矩通過傳感器后，持續(xù)向后傳遞到減速器端，當(dāng)外力矩增大到超過減速器的最大靜摩擦力時(shí)，減速器轉(zhuǎn)動(dòng)再向電機(jī)傳導(dǎo)信號(hào)，電流環(huán)才能夠感知到外力矩。由于減速器的靜摩擦力，需要較大的外力，電流環(huán)才能檢測到外力變化，而力矩傳感器能夠較快的檢測到外力的變化。從應(yīng)用場景來說，電流環(huán)力控更適合應(yīng)用于低精度要求場景，力矩傳感器性能則更為領(lǐng)先。電流環(huán)力控的弊端是機(jī)械臂的減速比要比較小，輕負(fù)載，精度差（低精度要求場景下的協(xié)作機(jī)器人可能運(yùn)用)。力矩傳感器/六維力傳感器控制精度好，感知精度高，完全獨(dú)立，控制的電流波動(dòng)都能感覺到。2力傳感器市場有望持續(xù)增長，歐美日韓占據(jù)主導(dǎo)地位2.1力傳感器市場規(guī)模超過150億美元，我國六維力矩傳感器市場尚小根據(jù)ModorIntelligence數(shù)據(jù)，2020年力傳感器市場價(jià)值為151.21億人民幣。根據(jù)ModorIntelligence預(yù)測，2026年力傳感器市場價(jià)值將達(dá)到198.49億人民幣，2021-2026年預(yù)測期間的復(fù)合年增長率為4.63%。力傳感器已成為工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵特性，使它們能夠與任務(wù)無關(guān)并與人類一起安全地運(yùn)行。這些傳感器改進(jìn)了聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。自動(dòng)化的采用已經(jīng)改變了全球格局，因?yàn)檫@些傳感器已成為所有自動(dòng)化設(shè)備的關(guān)鍵，在所有操作中提供準(zhǔn)確性和精度。目前市場上的力傳感器產(chǎn)品組合在產(chǎn)品供應(yīng)方面非常標(biāo)準(zhǔn)化。盡管市場具有滿足大量應(yīng)用的潛力，但市場參與者的產(chǎn)品非常有限。數(shù)據(jù)顯示，2022年中國市場六維力/力矩傳感器機(jī)器人行業(yè)銷量4840套，同比增長62.58%；2022年中國六維力/力矩傳感器機(jī)器人行業(yè)市場規(guī)模1.56億元，同比增長54.35%。目前，六維力和力矩傳感器市場基數(shù)依然偏小，尚未形成明顯規(guī)模效應(yīng)。隨著入局者的持續(xù)增加，疊加下游細(xì)分市場認(rèn)知的逐年提升以及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，六維力和力矩傳感器有望進(jìn)入高速成長期，期間將伴隨多技術(shù)路線產(chǎn)品矩陣的完善、產(chǎn)品價(jià)格的下降以及國產(chǎn)化率的提升。2.2國外企業(yè)占據(jù)六維力傳感器核心市場多維力矩傳感器的技術(shù)壁壘較高，美日企業(yè)先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，國內(nèi)仍處產(chǎn)業(yè)早期。因技術(shù)壁壘較高，國內(nèi)可量產(chǎn)的企業(yè)較少，美日企業(yè)先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯。從代表企業(yè)分布來看，全球六維力/力矩傳感器主要分為日韓品牌、歐美品牌和國產(chǎn)品牌三大陣營。各陣營企業(yè)呈現(xiàn)不同的配套特點(diǎn)，日韓地區(qū)六維力/力矩傳感器廠商主要配套當(dāng)?shù)貦C(jī)器人本體廠商，其中，韓國企業(yè)Robotous、AidinRobotics主要合作廠商包括DoosanRobotics、Neuromeka和RainbowRobotics；日本企業(yè)Sintokogio和WACOH-TECH主要合作廠商包括發(fā)那科、電裝、三菱、那智不二越、安川等。歐美地區(qū)六維力/力矩傳感器廠商可分為兩類：一類是傳統(tǒng)的傳感器生產(chǎn)商，包括ATI、BotaSystemsAG、ME-Me?systemeGmbH、AMTl、Kistler等；另一類是全球知名的機(jī)器人末端工具生產(chǎn)商，主要有SCHUNK、OnRobot、Robotiq等，歐美地區(qū)廠商合作企業(yè)以協(xié)作機(jī)器人本體廠商為主，主要包括優(yōu)傲機(jī)器人、達(dá)明機(jī)器人和歐姆龍等。受益于機(jī)器人市場需求催化，中國六維力（矩）傳感器市場近年來入局者逐年增加，但受限于該領(lǐng)域的高技術(shù)壁壘，真正具備批量化產(chǎn)品供應(yīng)能力的廠商依然偏少。目前，國產(chǎn)六維力/力矩傳感器與外資主流傳感器在靈敏度、串?dāng)_、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。近幾年，入局六維力/力矩傳感器領(lǐng)域的國產(chǎn)相關(guān)廠商越來越多，除了宇立儀器（SRI）之外，如坤維科技、鑫精誠、海伯森、藍(lán)點(diǎn)觸控、神源生智能、瑞爾特測控等，均已有相關(guān)的產(chǎn)品落地并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。其他廠商如重慶魯班機(jī)器人技術(shù)研究院、昊志機(jī)電、埃力智能等，通過自主研發(fā)力傳感器技術(shù)，已經(jīng)具備六維力/力矩傳感器的生產(chǎn)能力，部分產(chǎn)品型號(hào)開始進(jìn)入下游用戶的驗(yàn)證測試階段。根據(jù)2022年國內(nèi)市場銷量口徑看ATI、宇立儀器、坤維科技、鑫精誠位于第一梯隊(duì)，各家廠商下游應(yīng)用的側(cè)重有所差異。ATI作為全球龍頭，經(jīng)過多年的積累，應(yīng)用面相對(duì)更廣；宇立在工業(yè)機(jī)器人磨拋行業(yè)和汽車碰撞測試行業(yè)應(yīng)用更多；坤維科技在協(xié)作機(jī)器人、醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人、醫(yī)療檢測機(jī)器人和康復(fù)機(jī)器人域具備明顯優(yōu)勢(shì)，同時(shí)其產(chǎn)品在航空航天領(lǐng)域具備行業(yè)核心競爭力；鑫精誠憑借蘋果供應(yīng)商的身份已將其產(chǎn)品推入到3C行業(yè)，同時(shí)在機(jī)器人行業(yè)和醫(yī)療行業(yè)也有布局。據(jù)測算，2022年海外進(jìn)口拋光打磨機(jī)器人產(chǎn)品數(shù)量占總裝機(jī)量比例約為55.9%，近年來這一比例一直呈下降趨勢(shì)。國內(nèi)廠商憑借價(jià)格優(yōu)勢(shì)，以及研發(fā)創(chuàng)新，正逐漸獲得市場話語權(quán)。（1）ATIATI成立于1985年，在美洲、歐洲和亞洲等地曾擁有超過3,700名員工，2005年?duì)I業(yè)額為22億美元，是一家專門設(shè)計(jì)與銷售適用于個(gè)人電腦的顯示卡、圖形處理器、芯片組、機(jī)頂盒、數(shù)字電視、電子游戲機(jī)和手提式設(shè)備等的無廠半導(dǎo)體公司。ATI多軸力/力矩傳感器系統(tǒng)測量全部六個(gè)力和力矩。系統(tǒng)包括一個(gè)傳感器，高柔性屏蔽電纜，智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，Ethernet/DeviceNet連接或F/T控制器。力/力矩傳感器被廣泛的應(yīng)用與各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，如產(chǎn)品測試，機(jī)器人裝配，打磨和拋光等。在研究領(lǐng)域被用于外科手術(shù)機(jī)器人，仿生機(jī)器人，康復(fù)機(jī)器人，以及神經(jīng)學(xué)等其他不同的應(yīng)用中。（2）ROBOTOUSROBOTOUS是一家位于韓國城南市的專業(yè)機(jī)器人技術(shù)公司，成立于2004年。公司商業(yè)領(lǐng)域含有機(jī)器人業(yè)務(wù)和微泡業(yè)務(wù)，機(jī)器人業(yè)務(wù)涉及電容式6軸力/扭矩傳感器、國防部無人搜索車遙控系統(tǒng)、移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)（自動(dòng)駕駛）、機(jī)器人自動(dòng)化系統(tǒng)、智能工廠（制藥、口罩工廠等）、其他應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)（ODM、OEM）和服務(wù)?；趧?chuàng)新的F/T傳感器技術(shù)，ROBOTOUS將成為智能工廠和協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用的主要傳感器供應(yīng)商。ROBOTOUS標(biāo)準(zhǔn)模型陣容將通過增加一個(gè)迷你型和兩個(gè)高扭矩容量的模型來擴(kuò)大。F/T數(shù)據(jù)分析解決方案將在靜力學(xué)、人工智能技術(shù)、用戶界面的基礎(chǔ)上得到加強(qiáng)，使公司的客戶能夠輕松、快速地使用高級(jí)F/T傳感器技術(shù)。ROBOTOUS已經(jīng)開始與一個(gè)協(xié)作型機(jī)器人制造商合作開發(fā)三種類型的關(guān)節(jié)扭矩傳感器。公司的6軸力扭矩傳感器（RFT系列）提供了最精確的力和扭矩測量。由于是電容型傳感器的特性，RFT系列是最耐用和最具性價(jià)比的傳感器，同時(shí)承諾良好的數(shù)據(jù)讀取能力。與電阻、光學(xué)等其他類型的力扭矩傳感器相比，非接觸式傳感結(jié)構(gòu)具有超乎想象的抗磨損能力，并且與其他類型的傳感器不同，不需要任何繁瑣的外部信號(hào)放大設(shè)備。世界各地的許多客戶一直在自動(dòng)化和研究應(yīng)用中廣泛使用ROBOTOUS的傳感器，例如：醫(yī)療、工程、軍事、制藥等。ROBOTOUS六軸力矩傳感器的設(shè)計(jì)可與目前市場上的大多數(shù)機(jī)器人手臂或其他類型的協(xié)作機(jī)器人配合使用，無需事先進(jìn)行任何修改。公司的傳感器不僅適用于制造業(yè)，也適用于醫(yī)療或康復(fù)設(shè)備，甚至適用于無人機(jī)行業(yè)。ROBOTOUS還設(shè)立力矩傳感器的數(shù)據(jù)解決方案。RFTDAQ-001軟件包可以直接和同時(shí)對(duì)RFT機(jī)器人力矩傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯編和分析。這個(gè)數(shù)據(jù)集被處理后，可以得到參考數(shù)據(jù)，用于機(jī)器人力矩傳感器的現(xiàn)場數(shù)據(jù)評(píng)估。參考數(shù)據(jù)用于與獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以尋找數(shù)據(jù)集中的任何異常情況。這對(duì)檢驗(yàn)或檢查制造過程特別有用，這在QC/QA工作中是不可缺少的。3國內(nèi)核心力傳感器公司介紹多維力矩傳感器相比于單軸力矩傳感器技術(shù)壁壘較高，多維力傳感器不僅要解決對(duì)所測力分量敏感的單調(diào)性和統(tǒng)一性難題外，也要解決因結(jié)構(gòu)加工和工藝偏差引起的維間（軸間）擾亂難題、動(dòng)靜態(tài)標(biāo)定難題以及矢量運(yùn)算中的解耦算法和電路實(shí)現(xiàn)等。業(yè)內(nèi)比較知名的企業(yè)包括宇立儀器、坤維科技、昊志機(jī)電、柯力傳感、漢威科技、中航電測等。(1)宇立儀器宇立儀器有限公司（SunriseInstruments，簡稱SRI），公司主營多軸力傳感器和機(jī)器人智能力控打磨設(shè)備(六軸力傳感器/iGrinder智能浮動(dòng)磨頭/六維力傳感器/三軸力傳感器/機(jī)器人關(guān)節(jié)扭矩傳感器/多維力傳感器/機(jī)器人打磨/力控打磨/打磨拋光去毛刺），是一家集生產(chǎn)、研發(fā)于一體的技術(shù)密集型企業(yè)。六軸力傳感器能夠測量FX、FY、FZ、MX、MY和MZ。宇立儀器是全球領(lǐng)先的六軸力傳感器供應(yīng)商。產(chǎn)品應(yīng)用于機(jī)器人及自動(dòng)化、汽車碰撞測試、汽車耐久測試、生物力學(xué)和通用試驗(yàn)設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。自2007年以來，SRI設(shè)計(jì)生產(chǎn)了9大系列，200多個(gè)型號(hào)的多軸力傳感器，從一軸至六軸，都有相應(yīng)的產(chǎn)品。(2)坤維科技常州坤維傳感科技有限公司成立于2018年，是一家致力于提供高精度力覺傳感器（六軸力傳感器）及力控解決方案的企業(yè)。公司主營智能力覺傳感器的研發(fā)、制造、銷售、及技術(shù)推廣，開發(fā)面向機(jī)器人及其他智能裝備行業(yè)的力覺傳感器產(chǎn)品，為機(jī)器人及其它智能裝備、工業(yè)過程監(jiān)控、產(chǎn)品質(zhì)量檢測、科研測試測量等領(lǐng)域提供力覺測量解決方案及相關(guān)產(chǎn)品。公司具有多年航天科研經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)全部來自于國內(nèi)航天科研機(jī)構(gòu)，團(tuán)隊(duì)掌握力覺測量核心技術(shù)，具備相關(guān)產(chǎn)品的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在多軸力測量領(lǐng)域有大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。公司不斷在產(chǎn)品的研發(fā)上精益求精，憑借優(yōu)秀的產(chǎn)品技術(shù)已獲得多項(xiàng)發(fā)明專利。2020年11月，瀚川智能通過全資子公司蘇州瀚海皓星投資管理有限公司入股常州坤維傳感科技有限公司。截至目前，瀚川智能對(duì)常州坤維傳感科技有限公司的持股比例達(dá)4.56%。(3)昊志機(jī)電廣州市昊志機(jī)電股份有限公司成立于2006年，是一家專業(yè)從事中高端數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、新能源汽車核心功能部件等的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、銷售與維修服務(wù)的國家高新技術(shù)企業(yè)。昊志機(jī)電秉承“立足自主技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)全球先進(jìn)制造”的發(fā)展戰(zhàn)略，逐步發(fā)展成為國內(nèi)外主軸專業(yè)領(lǐng)域中研產(chǎn)銷規(guī)模最大的企業(yè)之一，電主軸領(lǐng)域全球市場占有率第一，公司立足主軸行業(yè)，借助在研發(fā)、制造、客戶、品牌等方面的積累，穩(wěn)步向數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等高端裝備的核心功能部件領(lǐng)域橫向擴(kuò)張，目前產(chǎn)品涵蓋PCB鉆孔機(jī)/成型機(jī)/劃片機(jī)電主軸、數(shù)控金屬/玻璃雕銑機(jī)電主軸、數(shù)控車床主軸/電主軸、走芯車床電主軸、直結(jié)與皮帶式機(jī)械主軸、加工中心電主軸、鉆攻中心電主軸、高速內(nèi)/外圓磨床主軸等數(shù)十個(gè)系列上百種產(chǎn)品。昊志機(jī)電擁有一批經(jīng)驗(yàn)豐富、銳意創(chuàng)新的科技型人才隊(duì)伍，研發(fā)人員380余人，具備優(yōu)異的創(chuàng)新水平、研發(fā)實(shí)力和競爭力，近三年平均研發(fā)投入占營收比重的8%以上，截止2021年12月31日，公司及境內(nèi)子公司合計(jì)擁有專利514項(xiàng)，公司收購的Infranor集團(tuán)擁有主要專利共計(jì)55項(xiàng)。公司具備完善、齊全的各類高端實(shí)驗(yàn)室，包括：理化實(shí)驗(yàn)室、軸承實(shí)驗(yàn)室、測量實(shí)驗(yàn)室、電機(jī)實(shí)驗(yàn)室、綜合性能實(shí)驗(yàn)室、切削實(shí)驗(yàn)室、直線電機(jī)實(shí)驗(yàn)室、減速機(jī)實(shí)驗(yàn)室等。(4)柯力傳感寧波柯力傳感科技股份有限公司（以下簡稱“柯力傳感”）成立于1995年，位于寧波市江北區(qū)投資創(chuàng)業(yè)園區(qū)，是目前全球稱重領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)與推廣應(yīng)用的主要引領(lǐng)者之一，也是中國重要的稱重元件制造及銷售企業(yè)之一和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)開拓者之一。主要研制和生產(chǎn)各類物理量傳感器、稱重儀表、電子稱重系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)成套設(shè)備，提供不停車檢測系統(tǒng)、建筑機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)（含干粉砂漿）、無人值守一卡通、智能物流設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)保設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)、