当前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，因此对机器人柔顺控制的需求快速增长。

　　对于人形机器人而言，柔顺控制对于复杂地形的通过能力、人机柔顺交互能力也非常重要。力矩和位置结合，机器人可以实现更加柔性的控制。

　　六维力传感器作为新型传感器已被工信部纳入重点发展的核心零部件范畴，有望受益人形机器人的高速发展而带来广阔空间。

　　六维力矩传感器行业概览

　　力矩传感器，也被称为扭矩传感器，是一种能够感知和测量力的关键部件。可以检测各种旋转或非旋转机械部件上的扭转力矩，并将这些物理变化转化为电信号。

　　其具有出色的精度、快速的频率响应、卓越的可靠性和长久的使用寿命。

　　特斯拉的Optimus人形机器人集成了多种力传感器，具体包括14个力传感器、14个力矩传感器以及2或4个六维力矩传感器。

　　相比于单轴力矩传感器，多维力矩传感器的技术难度更大。

　　除了需要解决对测量力分量的敏感性和一致性问题外，多维力传感器还必须克服由结构加工和工艺偏差引起的维间(轴间)干扰问题、动静态标定问题，以及矢量运算中的解耦算法和电路实现等挑战。

　　除了人形机器人领域，多维力矩传感器在工控、医疗、航空航天等高精度力控场景中，力矩传感器也发挥着不可或缺的作用。

　　Optimus中使用的力矩传感器：

　　六维传感器，作为维度最高的力觉传感器，相较于其他维度的传感器，其提供的信息最为全面，其技术难度和使用难度都相对较大。

　　六维传感器不仅可以同时测量沿三个坐标轴方向的力，还能测量绕这三个坐标轴方向的力矩，从而给出物体在空间中的完整力觉信息。

　　与三维力传感器相比，六维力传感器在力的测量准确性上具有显著优势。其能够消除弯矩对力测量的干扰，确保测量结果更加精确可靠，因此也更具实际应用价值。

　　六维力矩传感器结构图：

资料来源：国际工业自动网

　　六维力传感器不仅能提供力的信息，还可以获得内部受力的姿态，在人形机器人手腕中得到了广泛应用，极大地便利了抓取操作。

　　根据不同的传感元件，六维力矩传感器可以分为应变片式、光学式和压电/电容式三种。

　　目前，大部分的六维力矩传感器都是基于应变片式进行测量。而基于电压电容和光学原理的传感器虽然已经有了一定的理论研究和试验，但在实际应用中尚未得到广泛的下游应用。

　　六维传感器的标定工作量远大于一维：

　　六维力矩传感器单价昂贵，根据e-motion supply和爱采购网站数据，ATI机器人用mini45、axia80 m8、nano43型号进口价格超过3万元人民币，大型传感器omega191进口价格10.5万元。

　　六维力矩传感器竞争格局和龙头梳理

　　六维力传感器研发难度和壁垒相对较高。

　　其成本主要由应变片和人工加工成本构成。

　　其中，弹性体的制造和应变片的生产组装是两个关键环节，每个六维力矩传感器通常需要使用约30-40个应变片。

　　国外在应变片的生产技术上较为领先，代表性的企业包括美国的Vishay、德国的HBM和日本的NMB。

　　国内主要以金属应变片为主，主要的供应商包括中航电测，该公司提供多种应变片、压力传感器和扭矩传感器。

　　从全球六维力和力矩传感器的市场格局来看，海外的力传感器行业发展较早，因此在设计和制造方面具有深厚的技术积累。

　　主要的传感器制造商包括ATI、Bota、Kistler等，机器人末端工具生产商则包括OnRobot、Robotiq等，后者主要与协作机器人厂商如优傲等进行合作。

　　ATI和OnRobot等公司在该行业中已经深耕多年，能够实现大量程、高精度和高准确性等性能优势。

　　ATI作为全球的行业龙头，经过多年的积累，其应用范围相对更广。根据zoominfo的数据，22年ATI的收入达到了8820万美元，而国内的大多数厂商尚未形成大规模的收入。

　　日韩的厂商如Wacoh-Tech、Robotous等主要为日本的机器人厂商如发那科、安川等提供配套服务。

数据来源：AMTI、ATI、JR3、FUTEK、HBM、Bota

　　六维传感器的国产技术尚未完全实现突破，在软硬件方面都存在诸多技术难点，导致价格居高不下，具备批量供应能力的厂商依然相对较少。

　　国内企业规模普遍较小，龙头企业如宇立仪器与ABB、kuka等合作紧密，其主要技术指标已接近国际一流水平。

　　六维传感器国内为数不多的布局厂商还包括柯力传感、坤维科技(瀚川智能入股)、鑫精诚、海伯森(汉宇集团参股)、蓝点触控、神源生、瑞尔特等。

　　宇立仪器由美国FTSS原总工黄约博世创立，是安川电机、KUKA、ABB的力传感器合作伙伴，其产品线涵盖各种力矩传感器、数据采集、力控打磨等，在工业机器人磨抛行业和汽车碰撞测试行业应用较多。

　　坤维科技则为节卡、遨博、越疆、思灵、大族等国内协作机器人厂商供货。

　　瀚川智能子公司参股坤维科技，公司在协作机器人、医疗手术机器人、医疗检测机器人和康复机器人领域具有显著优势。

　　柯力传感是应变式传感器的核心供应商，2022年应变式传感器的产量达到了336.7万只。而鑫精诚则凭借其苹果供应商的身份将其产品推广至3C领域，并在机器人和医疗行业有所布局。

　　六维力传感器厂商及竞争格局：

资料来源：GGII

　　结语

　　预计未来几年，六维力矩传感器的市场需求将会快速增长。一方面，随着人形机器人在医疗、军事、服务等领域的应用不断扩大，对于传感器的需求也将不断增加。另一方面，随着技术的不断进步和成本的降低，六维力矩传感器的生产规模也有望进一步扩大。

　　展望未来，未来的人形机器人需要具备更高的运动精度、更灵敏的反应速度以及更强大的负载能力，而六维力矩传感器是实现这些需求的重要组成部分。

　　六维力矩传感器作为人形机器人的关键零部件，有望迎来高速发展。