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人形机器人行业六维力传感器专题分析：人形机器人带来广阔市场，国内企业有望充分受益。六维力传感器主要是利用应变计和电荷放大器将机械力矩转化为电 信号，通常包含一个弹性体和多个应变计。其原理是当传感器受到力 或力矩时，弹性体的形状会发生微小变化，导致应变计电阻值的微小 变化。六维力/力矩传感器的核心单元是弹性体，弹性体的结构设计影 响着传感器的灵敏度、动态性能、维间耦合等关键性能参数。

对于六维力传感器而言，标定需要同时考虑六个维度。一般来说，校 准和标定的方法和内容基本相同、设备一致，都需要采用六维联合加 载的方式，即三方向的力和三方向的力矩同时加载。六维联合加载标 定的样本空间过于复杂，一维力传感器只需9个样本点来标定，六维 力传感器的样本空间则包含531441个样本点。

硬件解耦和软件解耦是主要解耦方式。理想的六维力传感器每个通道 的输出只与本通道的加载力/力矩相关，与其他通道无关。但实际上由 于弹性体的机械机构、传感器的机械加工精度、应变片粘贴技术、测 量方法等原因，使得每个施加在传感器的力/力矩都会对其它输出信号 产生影响，即维间耦合。只有解决维间耦合问题，才能实现六维力/力 矩的精确衡量。在平衡静/动态性能同时，消除维间耦合的解耦方法常 见有两种，即硬件解耦和软件解耦。

六维力传感器应用领域广泛，国内销量保持较高增速。目前广泛应用 于汽车行业的碰撞测试、轮毂、座椅等零部件测试以及基于力触觉的 人机交互、类人机器人、生物医学研究、医疗机械、航空航天等领域。 高工机器人产业研究所（GGII）数据显示，2022年中国市场六维力/力 矩传感器销量8360套，同比增长57.97%，其中机器人行业销售4840 套，同比增长62.58%。

传感器作为机器人感知外界环境的关键部位，在人形机器人系统中处 于重要地位。六维力/力矩传感器通常安装于机器人末端执行器与机械 臂之间，用于检测作业中的机器人与环境之间的多维交互力/力矩，并 将交互力/力矩反馈给机器人力控制系统。根据中国电子报，相较于工 业机器人，人形机器人手部的受力方向更复杂，因此有业界人士认为， 手部的力量感知应该用六维力传感器实现。