机器人行业六维力传感器专题分析：高精密力控刚需，人形机器人催生新需求.pdf

机器人行业六维力传感器专题分析：高精密力控刚需，人形机器人催生新需求。六维力/力矩传感器是实现复杂、精密作业的刚需。六维力/力矩传感器能够 同时测量三维空间坐标系（OXYZ）内的三个力（Fx、Fy、Fz）和三个力矩 （Mx、My、Mz），是精密度最高的一类力传感器。在复杂、精细作业场景 下，机器人末端工具或工件与外界环境的接触力需要被精确地感知，以保证 机器人作业质量，此时六维力/力矩传感器成为必不可少的选项。

六维力/力矩传感器的主要难点在于解耦难度大。 （1） 几乎所有多维力传感器都存在不可消除的维间耦合，为了从结构上尽 可能降低耦合，往往会设计复杂的机械本体结构，导致很难用经典力 学知识来建立精确理论模型，给感知系统的建模、信息获取与处理带 来困难。 （2） 部分耦合有非线性的特征，虽然目前已有一系列能有效消除维间耦合 的非线性解耦方法（即算法解耦），但往往比较复杂，而且计算量很 大，所需计算时间较长，给实时检测带来限制。 （3） 传统的感知系统都基于简化的模型或者设计师的经验来进行设计，各 维差异性显著，很难达到精度一致。 （4） 为进行准确的标定，需要用到六维联合加载设备，六维联合加载设备 非标性强，一般是传感器企业自研自产，制造成本昂贵，壁垒高。

下游应用广泛，产品定制化属性明显，市场空间较小。下游主要包括机器人 与自动化，汽车行业，医疗手术和康复领域，航天航空领域等；各个下游所 要求的量程、分辨率、精度、温漂等具体性能不同，需要进行针对性的设计 研发，因此定制化程度较高。据高工机器人产业研究所（GGII）数据，2022 年中国市场六维力传感器销量为 8360 套，其中机器人行业销量达 4840 套。 按均价 2~3 万元，则 2022 年中国六维力传感器市场规模约 2 亿元。单价昂 贵是六维力/力矩传感器无法大批量使用的主要原因。