力傳感器在機器人的應用

隨著機器人技術的快速發展，機器人應用越來越聚焦于機器人與環境發生交互的場景，如打磨拋光、柔順裝配、醫療康復等，對機器人柔順控制的需求快速增長。

力傳感器是機器人主動柔順控制必不可少的部件，在協作機器人關節以及人形機器人關節、足部和靈巧手中均有廣泛應用，直接影響著機器人的力控制性能。在特斯拉人形機器人中，力傳感器在旋轉關節和直線關節中各有一個。

此外，力傳感器在人形機器人的靈巧手中也有廣泛應用前景，特斯拉人形機器人的靈巧手通過空心杯電機驅動，尚未接入力傳感器，但通過腱繩驅動的靈巧手，將會加入多個力傳感器，代表廠商如NASA等。另外，力矩和位置結合，機器人可以實現更加柔性的控制。

在機器人力控解決方案中，六維力傳感器是目前應用最廣泛力覺傳感器。

據貝哲斯統計數據，2022年全球力矩傳感器市場規模達到約572億元，2028年有望達到805億元，復合增速約為5.84%。

中國市場六維力/力矩傳感器機器人行業銷量同比增62.58%，市場規模同比增長54.35%。

雖然目前六維力和力矩傳感器市場基數依然偏小，尚未形成明顯規模效應，但隨著人形機器人的逐步放量，力傳感器和六維力矩傳感器有望快速增長。

力傳感器行業概覽

機器人力控方案主要分為三類：電流環力控、被動力控（彈性體）和力矩/力傳感器力控。在各類方案中，力傳感器力控被認為是在人形、協作機器人上應用的最佳方案。

在進行機器人操作時，施加力度的精準控制往往非常困難，因此需要使用力矩/力傳感器進行監測與調節。力矩/力傳感器可以感知外部力的變化，并根據這些變化做出相應的調整，以使機器人能夠準確執行任務。

力覺傳感器是一種能夠感知并度量力的傳感器，它通常由感應元件和轉換元件組成。這種傳感器被廣泛應用于協作機器人打磨、拋光碰撞檢測等領域，用于監測、檢測和記錄施加在其上的線性力和旋轉力。

根據測量維度的不同，力覺傳感器可以被分為一至六維力傳感器。在這些傳感器中，六維力傳感器，也叫作六維力/力矩傳感器、六軸力傳感器、F/T傳感器，能夠同時測量中性坐標系（OXYZ）內的三個力（FX、FY、FZ）和三個力矩（MX、MY、MZ）。因此，它能夠提供最為全面精準的力覺信息，被認為是維度最高的力覺傳感器。

力矩傳感器按照力的維度分類：

資料來源：海伯森

六維力矩傳感器的單價較為昂貴，根據e-motion supply和愛采購網站的數據，例如ATI機器人所使用的mini45、axia80 m8、nano43等型號的進口價格均超過了3萬元人民幣，而大型傳感器omega191的進口價格更是高達10.5萬元。

目前，六維力傳感器主要應用于多個領域，包括但不限于汽車行業的碰撞測試、輪轂、座椅等零部件測試，以及航空航天、生物力學、醫療領域、科研實驗、機器人與自動化等。

力傳感器應用廣泛：

資料來源：力準傳感官網

力傳感器市場格局和龍頭梳理

高性能六維傳感器價格普遍較高，從幾千到上萬不等，凸顯了其高價值。由于技術壁壘較高，國內能夠實現量產的企業較少，而美日企業則具有明顯的先發優勢。

在日韓地區，Robotous、Sintokogio、WACOH-TECH等是典型的六維傳感器品牌；而在歐美地區，ATI、OnRobot、SCHUNK和霍尼韋爾等則是該領域的知名企業。

國產六維力傳感器與外資主流傳感器在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。

國內參與者主要是鑫精誠、宇立儀器（安川電機、KUKA、ABB的力傳感器合作商）、坤維科技（瀚川智能參股，供貨給節卡、遨博、睿爾曼、大族等國內協作機器人廠商），鑫精誠、海伯森、藍點觸控、昊志機電、神源生智能、瑞爾特測 控等，柯力傳感、漢威科技、中航電測等在一維、二維力傳感器領域具有領先地位。

整體來看，近年來力傳感器需求受機器人放量而快速增長，從事一維力（力矩）傳感器的廠商眾多，具備六維力傳感器生產能力的廠商完全具備一維力傳感器生產能力。

2022年國內六維力傳感器市場競爭格局：

資料來源：GGII

結語

隨著機器人技術的不斷發展，力矩傳感器已成為機器人應用中不可或缺的一部分。未來，隨著機器人應用場景的不斷拓展，多維力矩/力傳感器的市場需求將會持續增加，行業空間廣闊。

文章來源：樂晴行業觀察

審核編輯：湯梓紅