人形机器人：六维力传感器市场加速扩容，国产替代机遇与挑战并存

摘录来源：华金证券；分析师：黄程保

Edited By: ForceInstitute

力传感器可分为一维、三维和六维力，六维力传感器适用于机器人等高精度要求的场景。

力觉传感器，顾名思义就是感知并度量力的传感器。力传感器按测量维度可以分为三类：一维力传感器，三维力传感器和六维力传感器。一维力传感器适用于测量轴线和力的方向完全重合的场景；三维力传感器适用于力的作用点固定，且与标定参考点重合，但力的方向随机变化的场景。六维力传感器适用于力的作用点和方向均随机变化的场景，比如机器人末端关节控制。六维力矩传感器通过内部算法，实现各个方向力与力矩的解耦，推算部件的姿态，测量精度最高，还可以根据力矩大小，有效保护传感器与部件。

六维力传感器广泛用于汽车、医疗、航空航天、生物力学、机器人及自动化领域。近年来，随着AI 技术和传感器技术的发展，智能机器人拥有了强大的自主感知、自主决策能力，可以完成更复杂的任务，应用场景得到了进一步拓展。

人形机器人产业化进程加速，六维力传感器或为解决运动控制关键增量零部件，下面从六维力传感器技术、市场空间、竞争格局等角度进行分析，其国产替代方面说明。

六维力传感器的必要性如何：运动控制能力仍为当前人形机器人重点提升方向，

六维力传感器或为运动控制能力的优解。以行走和奔跑为例，人形机器人在脚踝或足底使用六维力传感器，可以实时测量地面力的大小和方向分布，进而将数据传输给小脑，通过控制算法调整人形机器人的机体平衡和步态，完成在非平整地面、障碍地面的稳定行走和避障。

六维力传感器的技术壁垒在哪：六维力传感器适用于力的作用点和方向均随机

变化的场景，比如机器人末端关节控制。应变式传感器在稳定性、刚度、精度方面表现优秀，是目前主流的技术路线。其有三大技术壁垒，涉及到产品结构设计、生产工艺和标定检测，其中核心壁垒主要体现在标定和测试阶段：标定设备属于非标设备，无法直接采购，需要六维力传感器厂商自行研制；相比一维力传感器，六维力传感器需要标定的样本点呈指数级增长；各个测量方向间存在维间耦合，消除耦合误差是影响精度和准度的关键。

六维力传感器的市场空间及竞争格局：随着人形机器人产业化进程加速，将会

带动零部件行业快速降本，六维力传感器成本下降也会进一步刺激行业采用更多的六维力传感器，人形机器人将为六维力传感器贡献主要增量。根据测算，至 2030 年，六维力传感器市场空间将有望达到 144.42 亿元， CAGR5为49.73%；至 2035 年有望达到 277.80 亿元， CAGR-10 为 30.6%。目前六维力传感器的总销量仍然较低，生产成本较高，降本需求迫切。且外资占据了主要的高端市场，近年来国产品牌也开始发力，逐步缩小差距，国产替代空间广阔。

国产品牌起步较晚，与国外品牌的技术差距在逐步缩小。据高工机器人产业研究所统计，2022 年中国传感器市场中，国产品牌占比仍然低于30%。六维力传感器方面，美国、日本起步较早，占据主要的高端市场。近年来国产品牌也开始发力，逐步缩小与国外品牌在测量准度、抗过载等方面的差距。

全球六维力/力矩传感器主流厂商

中国六维力传感主流厂商

国产品牌加速入局，市占率有望进一步提升。坤维科技、鑫精诚、宇立仪器在国内市场中销量进入第一梯队，在协作机器人、汽车碰撞测试、医疗康复等细分领域优势明显。此外，其他传感器厂商也开始进入六维力传感器赛道，如凌云股份、安培龙、杭州柯林、柯力传感、东华测试、等。其中凌云股份联合中国科学院合肥物质科学研究院和中兵智能创新研究院联合揭榜国家工信部2023 年未来产业人形机器人方向力传感器创新任务。国产品牌在成本方面更有优势，有望加速国产化进程。