198億，國產(chǎn)化率近80%，機器人帶火的這條傳感器賽道正處風口?。ㄈ娣治觯?/h1>

作為信息科技的基石，傳感器技術(shù)在當下顯得愈發(fā)重要。近幾年國產(chǎn)智能傳感器產(chǎn)業(yè)日益受到重視，各領(lǐng)域不斷有政策出臺和資金涌入，而智能駕駛、人形機器人、AI、大模型等科技浪潮，也使MEMS慣性傳感器、六維力傳感器、磁傳感器、CMOS圖像傳感器、激光雷達、毫米波雷達等多條傳感器賽道，獲得市場的廣泛關(guān)注。=

進入2023年末，機器人熱潮仍不減，多家機器人概念股在11月更是掀起漲停潮，其中，機器人力傳感器概念備受關(guān)注，中國A股少數(shù)的力傳感器企業(yè)——柯力傳感，股票幾度漲停，均與機器人力傳感器概念相關(guān)，市場渴望國產(chǎn)機器人六維力傳感器上市企業(yè)。

力傳感器是機器人主動柔順控制必不可少的部件，它直接影響著機器人的力控制性能。而在機器人力控解決方案中，六維力傳感器是目前應(yīng)用最為廣泛的力覺傳感器，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。

目前，中國A股極少力傳感器及六維力傳感器企業(yè)，這條傳感器賽道正在引起資本關(guān)注，引來賽道發(fā)展的春天。譬如，多家國產(chǎn)六維力傳感器領(lǐng)先企業(yè)分別獲得數(shù)千萬元融資，對企業(yè)技術(shù)研發(fā)、市場擴展起到促進作用。

那么，力傳感器是怎樣的傳感器，是如何分類的，目前應(yīng)用最為廣泛的力傳感器又是哪一種，力傳感器產(chǎn)業(yè)鏈下游的應(yīng)用都有哪些，市場規(guī)模有多大，競爭格局是怎樣的，相關(guān)公司又有哪些，下文將全面介紹國產(chǎn)力傳感器產(chǎn)業(yè)情況。

本文涉內(nèi)容較多，可按如下目錄獲取相應(yīng)信息：

一、力傳感器概述

1.力傳感器

力覺傳感器，顧名思義就是感知并度量力的傳感器。力傳感器是機械、電子、算法、計量融合的復(fù)雜交叉學科，技術(shù)壁壘較高。多維力傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)更精細的工作需求，在機械加工，如磨削，去毛刺，打磨和拋光等環(huán)節(jié)中，如果讓機器人來完成這些工作曾經(jīng)是非常復(fù)雜的，需要根據(jù)空間體積進行大量的編程，而且也需要花費大量時間來進行糾錯。

但是集成了多維力覺傳感器后，利用傳感器的路徑記錄功能，操作員可以簡單地抓住臂端裝置并進行預(yù)期的移動。傳感器記錄操作員施加的力和方向，之后機器人就可以重復(fù)操作員的動作。這將極大地提高工作效率，同時將有助于保障操作工人的安全。

力傳感器分類方式眾多，可根據(jù)以下方式分類：①測量原理：可分為應(yīng)變式、壓電式、電容式、光學式等；②測力維數(shù)：可分為1-6維力傳感器，其中以一維、三維、六維力傳感器最為常見；③輸出方式：可分為模擬傳感器和數(shù)字傳感器；④力的種類：可分為壓力傳感器、稱重傳感器、力矩傳感器等。

（1）根據(jù)測量原理

根據(jù)測量時利用的不同物理原理，力傳感器可分為應(yīng)變式、壓電式、電容式、光學式。

根據(jù)測力的維數(shù)，力傳感器可以分為一維到六維傳感器。從主流的力傳感器的測量維度來看，一維、三維、六維力傳感器是較常見的產(chǎn)品，二、五維力傳感器較少見。

根據(jù)輸出方式的不同，可分為模擬傳感器和數(shù)字傳感器。

根據(jù)所測力的種類，力傳感器可分為壓力傳感器、稱重傳感器、力矩傳感器等。

二、六維力傳感器

1.六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器，它能給出最為全面精準的力覺信息

六維力傳感器，又叫六維力/力矩傳感器、六軸力傳感器、F/T傳感器，是一種特殊的力傳感器，能夠同時測量中性坐標系（OXYZ）內(nèi)的三個力（FX、FY、FZ）和三個力矩（MX、MY、MZ）。

六維力傳感器一般分成固定端（機器人端）和加載端（工具端），傳感器的內(nèi)部算法會解耦各方向力和力矩間的干擾，使力的測量更為精準。

每種類型的六維力傳感器都具有其獨特的優(yōu)點和適用范圍，隨著相關(guān)研究的不斷深入，不同測量機理的傳感器將會發(fā)揮自身優(yōu)勢被應(yīng)用到各種場合，進而推動六維力傳感器向多元化方向發(fā)展。

2.六維力/力矩傳感器的研發(fā)難度非常大

六維力傳感器不是三個一維力傳感器和三個扭矩傳感器結(jié)構(gòu)的簡單疊加，它的非線性力學特征明顯，要考慮多通道信號的溫漂、蠕變、交叉干擾、數(shù)據(jù)處理的實時性，再加之六維聯(lián)合加載標定的復(fù)雜性，其技術(shù)難度可謂是一維力傳感器難度的六次方。

六維力傳感器面臨兩個關(guān)鍵技術(shù)問題：全方位機械過載保護和動態(tài)性能。

1）機械過載保護是指作用到傳感器的力超過某一數(shù)值時，為避免傳感器損壞而增加的一種附屬結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外學者也提出了基于不同結(jié)構(gòu)的機械過載保護裝置，但由于保護裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且加工精度要求較高等限制，生產(chǎn)出具有全方位機械過載保護裝置的六維力傳感器的成熟產(chǎn)品仍有難度。

2）傳感器性能指標包括靜態(tài)性能指標和動態(tài)性能指標。在實際的力測量過程中，被測信號大多是動態(tài)信號，如機器人打磨拋光時的接觸力、物體高速運動過程中的稱重和炮彈發(fā)射過程時的后座力等信號，這些信號屬于快速時變信號，動態(tài)性能較差的傳感器很難跟蹤測量這些信號，因此必須在充分了解傳感器的動態(tài)性能后方能選擇合適的傳感器來進行測量。

除了優(yōu)化自身結(jié)構(gòu)、形狀等方法提高動態(tài)性能外，一些國內(nèi)外學者利用動態(tài)補償濾波器、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等智能算法來提高傳感器的動態(tài)性能，取得了良好的效果。

3.六維力傳感器發(fā)展歷程

國外對六維力/力矩傳感器的研究起步較早。國內(nèi)外學者對六維力傳感器結(jié)構(gòu)都做了大量的研究與改進，目的是提高傳感器的靈敏度和抗過載能力，減少維間耦合誤差，改善動態(tài)性能，從而更好地輔助機器人實現(xiàn)智能化控制。

六維力測量技術(shù)屬于平臺型技術(shù)，根據(jù)應(yīng)用場景的環(huán)境、載荷、安裝、通訊、算力、動力學特性等需求不同，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，六維力傳感器的產(chǎn)品形態(tài)和技術(shù)特點也有較大區(qū)別。目前，六維力傳感器主要應(yīng)用于汽車行業(yè)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(yī)療領(lǐng)域、科研實驗、機器人與自動化等領(lǐng)域。

（1）汽車領(lǐng)域

在汽車領(lǐng)域，六維力/力矩傳感器被廣泛地用在汽車部件和系統(tǒng)級測試、發(fā)動機和動力總成測試、車輛和試驗廠測試、總裝和最終測試。它們在確定新車和部件設(shè)計的完整性和優(yōu)化方面都能發(fā)揮重要作用，同時還有助于保證效率、安全性和正確的功能。

（2）航空航天領(lǐng)域

航空航天領(lǐng)域是六維力傳感器最早的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，可用于測量風洞試驗、飛機、衛(wèi)星、火箭等飛行器各種運動狀態(tài)下的六維力信息，通過這些信息，飛行器可以更加準確地感知環(huán)境，控制姿態(tài)，完成各項任務(wù)。隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用的深入，六維力和力矩傳感器還可以用于飛機制造、飛行器著陸和起飛過程的監(jiān)測、機械臂控制、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等領(lǐng)域。六維力傳感器的應(yīng)用能夠提高航空航天系統(tǒng)的性能、安全性和可靠性。

（3）醫(yī)療手術(shù)和康復(fù)領(lǐng)域

手術(shù)機器人的力感知可作為力反饋的依據(jù)以提升手術(shù)的安全性。根據(jù)臨床場景的不同，手術(shù)機器人主要分為腔鏡機器人、骨科機器人、穿刺機器人、經(jīng)自然腔道機器人、泛血管機器人等五類機器人。目前，協(xié)作機械臂+六維力傳感器的組合已廣泛應(yīng)用于血管介入手術(shù)機器人、外科手術(shù)機器人、醫(yī)療檢測機器人及遠程操控機器人等；中國手術(shù)機器人行業(yè)處于早期發(fā)展階段，增長潛力較大。

根據(jù)GGII預(yù)計，未來3-5年，骨科機器人和泛血管手術(shù)機器人將占手術(shù)機器人市場的20%以上。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的深入，六維力傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景將會更加廣闊，六維力傳感器產(chǎn)品將逐漸成為類似應(yīng)用場景中的剛需。

柔順控制可解決很多傳統(tǒng)位置控制難以解決的問題，有利于擴展機器人的功能。在許多交互任務(wù)中需要機器人與對象或環(huán)境發(fā)生接觸，兩者接觸時，會在接觸面之間產(chǎn)生相互作用力，只靠位置控制可能導(dǎo)致很大的誤差。由于采用位置控制的機器人可通過結(jié)構(gòu)化環(huán)境的設(shè)置，依靠快速、精準的位置控制預(yù)設(shè)編程完成“固定軌跡”的任務(wù)。

而在執(zhí)行接觸任務(wù)時，末端執(zhí)行器與規(guī)劃軌跡之間的微小偏差就可能導(dǎo)致機械臂與物體表面脫離接觸或在接觸面上施加過強的壓力；對于機器人的高剛性結(jié)構(gòu)，微小的位置誤差可能會導(dǎo)致非常大的作用力甚至災(zāi)難性的后果。所以為了實現(xiàn)交互任務(wù)，機器人需要表現(xiàn)出柔順性。柔順力控主要是從力傳感器獲得力信號，再將其轉(zhuǎn)化為機器人的控制信號，使機器人響應(yīng)此信號而動作。

人機協(xié)作要以機器人的柔順控制作為前提。當與機器人產(chǎn)生交互的外界環(huán)境發(fā)生改變，機器人應(yīng)對這種改變產(chǎn)生順應(yīng)性變化，這就是所謂的柔順性。如讓機器人末端執(zhí)行器在受到環(huán)境擾動時能保持與環(huán)境的恒定接觸力，或是機器人順應(yīng)操作人員施加的外部牽引力，以運動到操作人員期望的位置。

柔順控制主要分為主動柔順控制和被動柔順控制。被動柔順控制主要依靠一些機械裝置（如減震器、彈簧等）使機器人表現(xiàn)出對環(huán)境的柔順特性，主動柔順控制依靠控制策略令末端產(chǎn)生需要的剛度、阻尼或力作用以達到柔順的目的。在實際應(yīng)用中，僅有少數(shù)的機器人在與環(huán)境接觸中具有非常有限的主動柔順能力。

力傳感器上游材料供應(yīng)充足，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。從產(chǎn)業(yè)鏈上游來看，根據(jù)測量原理的不同，力傳感器上游為半導(dǎo)體材料、金屬材料、有機材料等。目前上游材料的供應(yīng)商競爭充分，市場供應(yīng)充足。

從產(chǎn)業(yè)鏈下游來看，力傳感器是眾多機械和電子設(shè)備不可或缺的感知元件，其產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用廣泛，包括汽車電子、通信電子、消費電子、專用設(shè)備等多種領(lǐng)域。

電阻應(yīng)變式傳感器的靈敏元件主要是應(yīng)變片，這是一種用來測量物體應(yīng)變的測試工具。大多數(shù)通用力傳感器內(nèi)部都有應(yīng)變片。應(yīng)變片作為電導(dǎo)體牢固地附著在基片上。當基底被拉伸時，應(yīng)變片將會變長。反之被壓縮時，應(yīng)變片將會縮短。結(jié)果是導(dǎo)致應(yīng)變片電阻產(chǎn)生變化。這就是應(yīng)變測量原理，通過應(yīng)變電阻產(chǎn)生變換來確定應(yīng)變大小。

為了生產(chǎn)力傳感器，除了應(yīng)變片外還需要一個彈性體-例如采用不銹鋼等。應(yīng)變片將牢固地黏貼在彈性體上，二者一起發(fā)生形變，因此應(yīng)變片將產(chǎn)生和彈性體一樣的變形，這將導(dǎo)致電阻產(chǎn)生變化。惠斯通電橋輸出信號將提供這些變形信息。這樣就可以計算出作用在應(yīng)變片上的力的大小。這就是力傳感器的工作原理。

應(yīng)變片和彈性體是力傳感器的主要結(jié)構(gòu)組成和成本組成部分。電阻應(yīng)變片主要分為以下幾類：絲繞式、短接式、箔式電阻片。其中箔式電阻片是最主要的應(yīng)變片。

（1）應(yīng)變片

應(yīng)變片的核心性能指標是靈敏系數(shù)和疲勞壽命，國內(nèi)外生產(chǎn)的應(yīng)變片主要技術(shù)差異體現(xiàn)于此。一般而言，國內(nèi)的應(yīng)變片價格，根據(jù)中航電測招股說明書披露的數(shù)據(jù)計算，大約在幾元左右，而海外進口應(yīng)變片的價格可達百元以上。

在傳感器的內(nèi)部有一種元器件叫做彈性體，彈敏元件是傳感器的核心部分，要求彈性元件具有較高的彈性存儲變形功而不產(chǎn)生永久變形。一般優(yōu)質(zhì)的彈性體制作的傳感器會具有優(yōu)良的機械加工、熱處理、抗壓強度等特性。由于受溫度影響較小等特點，適當選擇單性敏感原件和應(yīng)變計是提高應(yīng)變傳感器性能的重要途徑。

上面已經(jīng)提及力傳感器的重要部件包含彈性體和應(yīng)變片，彈性體制造質(zhì)量直接影響到傳感器的測試性能指標，因此，彈性體的制造是力傳感器生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。力傳感器的生產(chǎn)流程主要包含彈性體加工及后處理工藝。

3.下游應(yīng)用：下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，根據(jù)需求選擇相應(yīng)準度

汽車電子、消費電子、工業(yè)制造為力傳感器的主要下游應(yīng)用。以MEMS壓力傳感器為例，汽車電子是第一大下游應(yīng)用領(lǐng)域，約占我國總市場規(guī)模的47.7%，其次，MEMS壓力傳感器在消費電子、工業(yè)制造、醫(yī)療、航空航天領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用，2020年分別占總市場規(guī)模的18.2%、15.9%、13.6%、4.6%。

此外，新興市場的迅猛發(fā)展也推動了需求的持續(xù)擴張，例如：物聯(lián)網(wǎng)帶動稱重傳感器需求、以及人形機器人即將帶來的對力覺等傳感器的需求。

1.力傳感器市場規(guī)模達198.49億元

根據(jù)Modor Intelligence數(shù)據(jù)，2020年力傳感器市場價值為151.21億人民幣。根據(jù)Modor Intelligence預(yù)測，2026年力傳感器市場價值將達到198.49億人民幣，2021-2026年預(yù)測期間的復(fù)合年增長率為4.63%。

力傳感器已成為工業(yè)機器人的關(guān)鍵特性，使它們能夠在完成任務(wù)的同時與人類一起安全運行。這些傳感器改進了聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。自動化的采用已經(jīng)改變了全球格局，因為這些傳感器已成為所有自動化設(shè)備的關(guān)鍵，在所有操作中提供準確性和精度。

2.六維力傳感器市場規(guī)模約為1.7億元

目前六維力傳感器市場規(guī)模尚小，可以預(yù)料未來成長性較強?？紤]到六維力傳感器的高技術(shù)壁壘及高價值量，當前應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域需求較小，但伴隨著協(xié)作、人形機器人等市場對多維高精度力傳感器需求的不斷提升，看好六維力傳感器長期市場規(guī)模的持續(xù)放量。

據(jù)高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2022年中國市場六維力傳感器銷量為8360套，同比增長57.97%，機器人行業(yè)銷量達4840套。若假設(shè)六維力傳感器銷售均價為2萬元，則2022年中國六維力傳感器市場規(guī)模約為1.7億元。

協(xié)作機器人工作精度要求高，多維力傳感器賦能提升精細化程度。3C電子為協(xié)作機器人第一大下游應(yīng)用領(lǐng)域，約占總市場規(guī)模的30.3%；其次，協(xié)作機器人在汽車及零部件、機械加工、醫(yī)療保健、半導(dǎo)體、鋰電池等領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用，分別占總市場規(guī)模的27.2%，10.8%、14.6%、3.6，1.3%。

上述領(lǐng)域在機器人的工作精度上都有相當高的要求。在附加多維力傳感器之前，協(xié)作機器人無法完成高精度的運動，僅限于完成簡單的任務(wù)，如拾取和放置操作等。配置了多維力傳感器后，協(xié)作機器人能夠測量其施加的力和力矩的大小，然后調(diào)整其施加的力以更好地執(zhí)行任務(wù)或完成更精細的任務(wù)，例如去毛刺、精密裝配、拖動示教等。另外，可借助多維力傳感器進行質(zhì)量檢測和過程監(jiān)控。

（2）人形機器人需要4個六維力傳感器，分布在腕部和踝部

為實現(xiàn)對人手的模仿，人形機器人需要精準測量手關(guān)節(jié)的受力情況。由于手關(guān)節(jié)的執(zhí)行器工作過程中的力臂較大且隨機變化，一、三維力傳感器不能滿足需求，所以一般機器人腕部采用六維力傳感器。人形機器人在行走過程中，需要測量落腳時所受的力和力矩，以控制機器人的身體姿態(tài)并維持平衡，因此需要在兩個腳踝處安裝六維力傳感器。

1）每臺人形機器人在手腕、腳腕處共使用4個六維力傳感器；

2）六維力傳感器單價隨量產(chǎn)進程逐年下降。當前六維力傳感器單價約2萬元，根據(jù)預(yù)測，人形機器人銷量10萬臺時，單價假設(shè)為5,000元；銷量50萬臺時，單價假設(shè)為4000元；銷量達到100萬臺時，單價假設(shè)為2500元。

根據(jù)以上假設(shè)，在人形機器人銷量分別為10/50/100萬臺時，六維力傳感器市場規(guī)模分別為20/80/100億元。人形機器人早期量產(chǎn)節(jié)奏存在不確定性，目前尚處于探索期。預(yù)計一旦量產(chǎn)，人形機器人發(fā)展將進入快車道，且六維力傳感器單價將隨之迅速下降，增長前景廣闊。

1.從市場競爭格局來看，傳感器國產(chǎn)化率已達40%，六維力傳感器國產(chǎn)化近80%

根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)院數(shù)據(jù)，我國傳感器國產(chǎn)化率已達40%。在技術(shù)壁壘較高的六維力傳感器力傳感器領(lǐng)域，國產(chǎn)化趨勢更加明顯。據(jù)高工機器人統(tǒng)計，2022年中國協(xié)作機器人領(lǐng)域六維力傳感器國產(chǎn)化率近80%，出貨量TOP1為國內(nèi)企業(yè)坤維科技，市場份額占比超過50%；TOP2為國際龍頭ATI，TOP3-5為分別為藍點觸控、宇立儀器、鑫精誠，均為國內(nèi)企業(yè)。

六維力傳感器國際龍頭ATI目前的高精度產(chǎn)品準度為0.5%。借助自主研發(fā)的六維聯(lián)合加載標定設(shè)備，國內(nèi)坤維科技亦可生產(chǎn)準度高于0.5%六維力傳感器，這一精度可滿足絕大多數(shù)服務(wù)業(yè)、精密工業(yè)、醫(yī)療領(lǐng)域用途。其余國內(nèi)企業(yè)，如藍點觸控、宇立儀器、鑫精誠等，產(chǎn)品準度亦可達到1%-3%，可應(yīng)用于對準度要求相對較低的領(lǐng)域。國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的六維力傳感器單價僅為約2萬元，而ATI生產(chǎn)的可比產(chǎn)品價格一般在4萬元以上，國產(chǎn)品牌成本優(yōu)勢顯著，有望加速推動國產(chǎn)替代。

3.國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)、品牌方面與外企仍有差距

以常見的應(yīng)變式傳感器為例，目前競爭的阻力主要體現(xiàn)下面幾個方面：

（1）技術(shù)壁壘

應(yīng)變式傳感器產(chǎn)品屬于多學科交叉、技術(shù)密集的高技術(shù)產(chǎn)品，其設(shè)計與制造技術(shù)是集力學、材料學、計量測試、機械、電子、計算機技術(shù)為一體的綜合技術(shù)，尤其對應(yīng)力應(yīng)變分析技術(shù)的理論知識、當前新技術(shù)和新材料的運用有很高要求。

歐美企業(yè)占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢，多輪技術(shù)迭代積累。1942年，美國BLH公司開始應(yīng)變式傳感器的生產(chǎn)，至今已經(jīng)有70余年的歷史，期間經(jīng)歷了不斷的改進與創(chuàng)新。從20世紀40-60年代利用拉伸、壓縮、彎曲應(yīng)力的正應(yīng)力結(jié)構(gòu)負荷傳感器，經(jīng)過70年代的切應(yīng)力、平行梁結(jié)構(gòu)與正應(yīng)力結(jié)構(gòu)稱重傳感器、80年代中期以前的模擬應(yīng)變式傳感器，發(fā)展到如今數(shù)字式和模擬式傳感器共存的格局。期間，金屬箔式電阻應(yīng)變計的研制成功及負荷傳感器電路補償與調(diào)整工藝的成熟都大大提高了傳感器產(chǎn)品的準確性和穩(wěn)定性。

相比之下，國內(nèi)應(yīng)變式傳感器的研制與生產(chǎn)起步較晚，60年代僅有幾個廠家生產(chǎn)普通精度等級的應(yīng)變式傳感器，且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一。80年代初，我國從美、日等國引進應(yīng)變式負荷傳感器制造技術(shù)與工藝裝備，進行學習、消化吸收，經(jīng)過仿制和試生產(chǎn)后，才開始多品種小批量生產(chǎn)并推向市場。

傳感器元件決定了控制系統(tǒng)的精確程度，下游客戶對產(chǎn)品精度和穩(wěn)定性要求較高。為確保品質(zhì)合格，下游客戶采用新傳感器前需要經(jīng)過復(fù)雜的測試和認證，這一過程耗時長、費用高。在冶金、化工、核電設(shè)備、油氣等領(lǐng)域，下游用戶對傳感器質(zhì)量要求更為嚴格，對相關(guān)產(chǎn)品以往的安全、穩(wěn)定使用業(yè)績有著明確要求，通常不會選用沒有使用記錄的產(chǎn)品。因此，傳感器安全使用歷史業(yè)績和品牌聲譽的要求為新企業(yè)、新產(chǎn)品進入市場形成了較高壁壘。

4.但國內(nèi)企業(yè)亦具備人力成本、政府扶持等優(yōu)勢

（1）人力成本

力傳感器生產(chǎn)線中尚有較多環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)自動化，需要人工操作。盡管最近數(shù)十年歐美國家在力傳感器的生產(chǎn)流程上進行了不斷的自動化試驗和嘗試，但在產(chǎn)品生產(chǎn)的貼片、溫度補償、測試等核心環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)外技術(shù)條件下仍然必須由人工完成，距離生產(chǎn)過程全自動化還存在很多困難。這一特點客觀上決定了我國在力傳感器的生產(chǎn)上有著明顯的人力成本優(yōu)勢。

國際競爭環(huán)境日益激烈，國家戰(zhàn)略支持重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化節(jié)奏加快。自“增強制造業(yè)核心競爭力”2022年首次被寫入政府工作報告后，推進重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化、推進關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化是落實國家戰(zhàn)略的需要，也是中國高端制造業(yè)“走出去”的重要突破點；黨的二十大報告指出“著力提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和安全水平”，即重在補鏈、強鏈、組鏈和造鏈，其中所謂“補鏈”即補齊短板，聚焦被“卡脖子”的關(guān)鍵行業(yè)、核心技術(shù)，圍繞核心基礎(chǔ)零部件與基礎(chǔ)制造工藝等，在關(guān)系國家安全的領(lǐng)域和節(jié)點確保自主可控。力傳感器作為多項重要下游領(lǐng)域關(guān)鍵零部件，國產(chǎn)制造商正處于布局加速階段，定位高端以及新興應(yīng)用領(lǐng)域，如新能源汽車、人形機器人等。

六、力傳感器相關(guān)公司

1、國際

美國ATIIndustrial Automation是世界領(lǐng)先的機器人零部件供應(yīng)商。ATI成立于1989年，總部位于美國北卡萊羅納，生產(chǎn)基地位于美國和中國，銷售和服務(wù)組織遍布全球。ATI始終致力于機器人零部件制造，主要產(chǎn)品有：自動工具快換裝置、多維力傳感器、順從介質(zhì)連接器、手工換槍機構(gòu)、伺服設(shè)備、材料去除工具、機器人防碰撞傳感器等。主要涉及的下游產(chǎn)業(yè)包括機器人、航空航天、生物醫(yī)藥、自動化、電子、學術(shù)科研、核工程等。2021年ATI被Novanta以2.24億美元收購。

ATI的六維力傳感器市場占有率，產(chǎn)銷量都占據(jù)全球領(lǐng)先地位。2021年，ATI營業(yè)收入約7000萬美元?，F(xiàn)有六維力傳感器產(chǎn)品包括：Axia系列，Nano系列，Mini系列，Gamma系列，Delta系列，Omega系列等，亦可依據(jù)客戶需求定制，量程從32N-40000N，3Nm-6000Nm不等，可覆蓋六維力傳感器絕大多數(shù)應(yīng)用場景。

ATI的六維力傳感器采用應(yīng)變原理，使用高靈敏度硅應(yīng)變片。行業(yè)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)采用金屬箔式應(yīng)變片，相比之下，ATI采用的硅應(yīng)變片信噪比更高，穩(wěn)定性更強。從指標上看，ATI的技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在穩(wěn)定性、精度、過載保護能力等。行業(yè)內(nèi)大多數(shù)產(chǎn)品準度在2%-5%，ATI產(chǎn)品Delta系列高端產(chǎn)品準度可達0.5%，Axia高性價比系列準度亦可達到2%，高于業(yè)內(nèi)常規(guī)水平。

ATI與國際龍頭企業(yè)長期、廣泛合作。ATI為Kuka、ABB、安川等協(xié)作機器人廠商提供六維力傳感器，為Fanuc定制了專屬Fanuc-Ready系列六維力傳感器，為NAVECO、長城、長安、吉利、通用、福特、戴姆勒、本田、豐田、日產(chǎn)、雷諾等汽車廠商提供工具快換裝置。ATI產(chǎn)品長期以來的高質(zhì)量和穩(wěn)定性贏得了下游市場的充分信任。

丹麥OnRobot是電動夾爪行業(yè)的國際領(lǐng)先企業(yè)。OnRobot由四家機器人公司合并而來，分別是制造機器夾爪的PerceptionRobotics，制造機器人力/扭矩傳感器的OptoForce，制造電動夾持器的OnRobot、制造雙真空夾持器的PurpleRobotics。2020年，公司進軍機器視覺領(lǐng)域，推出2.5D機器視覺系統(tǒng)OnRobotEyes。2022年，公司創(chuàng)立D：PLOY，行業(yè)內(nèi)首個自動化平臺，實現(xiàn)了機器人應(yīng)用部署和運行過程的自動化，讓用戶可以在零編程和零模擬的基礎(chǔ)上，將應(yīng)用直接部署到制造車間。

2.國內(nèi)

多維力矩傳感器相比于單軸力矩傳感器技術(shù)壁壘較高，多維力傳感器不僅要解決對所測力分量敏感的單調(diào)性和統(tǒng)一性難題外，也要解決因結(jié)構(gòu)加工和工藝偏差引起的維間（軸間）擾亂難題、動靜態(tài)標定難題以及矢量運算中的解耦算法和電路實現(xiàn)等。業(yè)內(nèi)比較知名的企業(yè)包括宇立儀器、坤維科技、昊志機電、柯力傳感、漢威科技、中航電測等。

宇立儀器（SRI）是全球先進的六軸力傳感器和智能力控打磨廠商。公司集研發(fā)、生產(chǎn)為一體的技術(shù)密集型企業(yè)，公司主營多軸力傳感器、力控打磨設(shè)備和汽車測試設(shè)備，圍繞力測量和力控制，為全球客戶提供系列化的解決方案。多軸力傳感器包括六維力傳感器、三維力傳感器、一維力傳感器和關(guān)節(jié)扭矩傳感器。力控打磨設(shè)備包括iGrinder智能浮動力控、力控打磨工具和成套的機器人智能打磨設(shè)備。汽車測試設(shè)備包括汽車耐久測試力傳感器、汽車碰撞假人力傳感器、碰撞力墻和輔助駕駛測試系統(tǒng)ADAS。

SRI的客戶涵蓋汽車安全、汽車耐久、機器人自動化和醫(yī)療等領(lǐng)域，包括全球大部分汽車企業(yè)、美敦力(Medtronic)、ABB、KUKA、YASKAWA、富士康、Kistler、Magna、以及清華、北大、哈工大、北理工、中科院、帝國理工、東京大學、密歇根大學、米蘭理工、新加坡國立大學、卡內(nèi)基梅隆大學等全球各大高校、研究所等。

（2）坤維科技

常州坤維傳感科技有限公司成立于2018年，是一家致力于提供高精度力覺傳感器（六軸力傳感器）及力控解決方案的企業(yè)。公司主營智能力覺傳感器的研發(fā)、制造、銷售、及技術(shù)推廣，開發(fā)面向機器人及其他智能裝備行業(yè)的力覺傳感器產(chǎn)品，為機器人及其它智能裝備、工業(yè)過程監(jiān)控、產(chǎn)品質(zhì)量檢測、科研測試測量等領(lǐng)域提供力覺測量解決方案及相關(guān)產(chǎn)品。

公司六維力傳感器產(chǎn)品豐富，適應(yīng)高復(fù)雜度工作。坤維科技六維力傳感器，可用于實時測量機器人腕部所受到的力，并實現(xiàn)主動力輸出控制，相當于人類的感官神經(jīng)。在進行高復(fù)雜度工作，以及限制性作業(yè)、協(xié)調(diào)作業(yè)等方面，是一種特別重要的傳感器，不僅能提高企業(yè)生產(chǎn)的柔性，還大大降低了因更換產(chǎn)品生產(chǎn)線導(dǎo)致的機器人再編程成本。其中，在曲面恒力打磨應(yīng)用中，基于坤維六維力傳感器的打磨，可以確保打磨過程中正壓力和磨削力的恒定，通過力覺反饋可以實現(xiàn)復(fù)雜的曲面打磨路徑的自適應(yīng)，避免了曲面路徑編程的繁瑣工作。目前，坤維科技已與節(jié)卡、遨博、睿爾曼、越疆、思靈、大族、法奧等國內(nèi)協(xié)作機器人著名廠商開展了深度合作。

（3）鑫精誠

鑫精誠專注于微型壓力、稱重、多軸力、扭力等多樣化的智能傳感器及控制儀表的工業(yè)級產(chǎn)品研發(fā)和創(chuàng)新，擁有60多項專利，集自主研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體，為3C自動化設(shè)備、精密醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、新能源鋰電、機器人、半導(dǎo)體、航空鐵路、高校等領(lǐng)域提供力控系統(tǒng)解決方案與技術(shù)合作。

據(jù)相關(guān)資料顯示，鑫精誠傳感器早年從3C行業(yè)起家，客戶遍布全球，已獲得華為、蘋果、富士康、ATL、比亞迪、大族、越疆、珞石、愛普生、邁瑞等大型客戶訂單。

截止2022年，鑫精誠傳感器六維力傳感器客戶主要集中在手機等3C行業(yè)，其自主研發(fā)的六維力傳感器，采用了結(jié)構(gòu)解耦設(shè)計，具有長期串擾誤差小，長期穩(wěn)定性強，精度高等優(yōu)勢。

藍點觸控成立于2019年，是一家力傳感器及柔性打磨機器人研發(fā)和生產(chǎn)制造商，主要從事高精度、高性能力傳感器以及力控產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)，在多維力傳感器、關(guān)節(jié)扭矩傳感器、機器人力控技術(shù)等方面擁有技術(shù)優(yōu)勢，已形成Wrist六維力傳感器、Joint關(guān)節(jié)扭矩傳感器、力控應(yīng)用軟件包等多個產(chǎn)品系列。

藍點觸控曾獲智友金苗基金天使輪投資，2023年6月，藍點觸控完成數(shù)千萬元Pre-A輪融資，由政府引導(dǎo)基金中關(guān)村協(xié)同創(chuàng)新基金投資。近幾年，藍點觸控在打磨場景發(fā)展迅速，人形機器人進展積極。

（5）海伯森技術(shù)

海伯森技術(shù)是具有跨專業(yè)領(lǐng)域綜合研發(fā)實力的國產(chǎn)高端工業(yè)傳感器一線企業(yè)，在光學精密測量、工業(yè)2D/3D檢測、機器人智能應(yīng)用等領(lǐng)域形成了成熟的產(chǎn)品矩陣，主營產(chǎn)品包括3D閃測傳感器、3D線光譜共焦傳感器、點光譜共焦位移傳感器、超高速工業(yè)相機和六維力傳感器等。

據(jù)海伯森董事長王國安介紹，其視覺傳感器產(chǎn)品銷售占比較多，而六維力傳感器產(chǎn)品的銷售僅占總銷售量的15%左右，盡管存在客戶同時需要六維力傳感器和視覺兩類傳感器的情況，但海伯森很少出售解決方案，以售賣標準品為主。

（6）昊志機電

廣州市昊志機電股份有限公司成立于2006年，是一家專業(yè)從事中高端數(shù)控機床、機器人、新能源汽車核心功能部件等的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、銷售與維修服務(wù)的國家高新技術(shù)企業(yè)，于2016年在創(chuàng)業(yè)板上市。

昊志機電秉承“立足自主技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)全球先進制造”的發(fā)展戰(zhàn)略，逐步發(fā)展成為國內(nèi)外主軸專業(yè)領(lǐng)域中研產(chǎn)銷規(guī)模最大的企業(yè)之一，電主軸領(lǐng)域全球市場占有率第一，公司立足主軸行業(yè)，借助在研發(fā)、制造、客戶、品牌等方面的積累，穩(wěn)步向數(shù)控機床和工業(yè)機器人等高端裝備的核心功能部件領(lǐng)域橫向擴張，目前產(chǎn)品涵蓋PCB鉆孔機/成型機/劃片機電主軸、數(shù)控金屬/玻璃雕銑機電主軸、數(shù)控車床主軸/電主軸、走芯車床電主軸、直結(jié)與皮帶式機械主軸、加工中心電主軸、鉆攻中心電主軸、高速內(nèi)/外圓磨床主軸、木工雕銑機電主軸、高光及超精加工電主軸、超聲波電主軸、液靜壓主軸、銑削動力頭、末端執(zhí)行機構(gòu)、刀柄夾頭、數(shù)控轉(zhuǎn)臺、直線電機、諧波減速器、數(shù)控系統(tǒng)、伺服電機、驅(qū)動器、傳感器、燃料電池壓縮機、曝氣鼓風機、直驅(qū)類高速風機等數(shù)十個系列上百種產(chǎn)品。

昊志機電擁有一批經(jīng)驗豐富、銳意創(chuàng)新的科技型人才隊伍，研發(fā)人員380余人，研究生占比12.15%，具備優(yōu)異的創(chuàng)新水平、研發(fā)實力和競爭力，近三年平均研發(fā)投入占營收比重的8%以上，截止2021年12月31日，公司及境內(nèi)子公司合計擁有專利514項，公司收購的Infranor集團擁有主要專利共計55項。公司具備完善、齊全的各類高端實驗室，包括：理化實驗室、軸承實驗室、測量實驗室、電機實驗室、綜合性能實驗室、切削實驗室、直線電機實驗室、減速機實驗室等。

昊志機電以成為世界頂級裝備核心功能部件設(shè)計、制造公司為愿景，致力于助力全球先進裝備制造、提升人類良好體驗而奮斗不止。

（7）柯力傳感

寧波柯力傳感科技股份有限公司是目前全球稱重領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)與推廣應(yīng)用的主要引領(lǐng)者之一，也是中國重要的稱重元件制造及銷售企業(yè)之一和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)開拓者之一。公司主營業(yè)務(wù)為研制、生產(chǎn)和銷售應(yīng)變式傳感器、儀表等元器件；提供系統(tǒng)集成及干粉砂漿第三方系統(tǒng)服務(wù)、不停車檢測系統(tǒng)、無人值守一卡通智能稱重系統(tǒng)、制造業(yè)人工智能系統(tǒng)、企業(yè)數(shù)字化建設(shè)軟件開發(fā)服務(wù)、移動資產(chǎn)管理系統(tǒng)、物流分揀系統(tǒng)等。應(yīng)變式傳感器是公司的核心產(chǎn)品。

65.6%/63.3%/62.0%/56.4%/52.3%，占比情況呈下降趨勢，但總體保持高位，為公司營收的主要來源。近年來，系統(tǒng)集成產(chǎn)品、儀表、干粉砂漿第三方服務(wù)等業(yè)務(wù)收入占比總體較為穩(wěn)定。近年來，公司營業(yè)收入持續(xù)穩(wěn)步提升，2022年營業(yè)總收入達10.61億元，同比增長2.8%。

公司主營氣體傳感器產(chǎn)品，產(chǎn)銷量位居國內(nèi)前列。公司是國內(nèi)領(lǐng)先、國際知名的氣體傳感器制造商，作為國內(nèi)最早能夠生產(chǎn)六大門類氣體傳感器的企業(yè)，現(xiàn)已打造出包含芯片設(shè)計、敏感材料、制造工藝、封測技術(shù)等全流程的傳感器核心技術(shù)平臺，掌握厚膜、薄膜、MEMS、陶瓷等核心工藝，能夠生產(chǎn)的主流氣體傳感器產(chǎn)品上百種，涵蓋催化燃燒類、厚膜印刷半導(dǎo)體類、電化學類、紅外光學（含激光）類、MEMS工藝類等全球主流氣體傳感器技術(shù)，產(chǎn)銷量位居國內(nèi)前列。在賽迪顧問2022年氣體傳感器十大企業(yè)報告，依據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)模、創(chuàng)新能力、應(yīng)用領(lǐng)域三大指標及十余項二級指標評分后，漢威科技公司穩(wěn)居第一名。據(jù)Yole統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年漢威科技與子公司煒盛科技的氣體傳感器在全球市占率約為4%，與此同時，國際市場上其他中國氣體傳感器廠商的總市占率在1%以內(nèi)。

在車載領(lǐng)域，公司完成了二氧化碳、大氣壓力檢測、粉塵檢測、空氣質(zhì)量檢測模組、氫氣泄漏檢測、電導(dǎo)率儀、溫度傳感器、電池安全監(jiān)測、酒精監(jiān)測等應(yīng)用方案及核心器件的自研自產(chǎn)，并通過相應(yīng)車規(guī)級可靠性驗證。在醫(yī)療領(lǐng)域，呼吸機用流量傳感器性能結(jié)構(gòu)升級，同時完成了制氧機用超聲氧氣傳感器、EtCO2傳感器、碳13檢測用硒化鉛光電傳感器等開發(fā)。

公司營收持續(xù)穩(wěn)步提升，2020年后凈利潤持續(xù)增長。2017-2022年，公司營業(yè)總收入持續(xù)穩(wěn)步增長，2022年實現(xiàn)營收23.95億元，同比增長3.4%；2022年歸母凈利潤達2.76億元，同比增長4.9%。2018年，由于公司遵循謹慎性原則，對商譽進行了減值測試，計提商譽減值準備5554.93萬元，導(dǎo)致歸母凈利潤顯著下降；2019年，公司再次計提商譽減值準備約2.23億元，導(dǎo)致歸母凈利潤下降為負。但在2020年，公司實現(xiàn)扭虧為盈，近年來歸母凈利潤持續(xù)穩(wěn)步增長。

盈利水平較為平穩(wěn)，毛利率與凈利率略微下降。2022年，公司毛利率為28.4%，凈利率為11.5%，相較于去年均有略微下降，但自2020以來，公司盈利水平整體較為穩(wěn)定。

募集資金6億新建產(chǎn)業(yè)線，持續(xù)提高傳感器核心競爭力。2020年8月公司擬向特定對象發(fā)行股票10億元，主要用于“MEMS傳感器封測產(chǎn)線建設(shè)”，“新建年產(chǎn)150萬只氣體傳感器生產(chǎn)線”，“新建年產(chǎn)19萬臺智能儀器儀表生產(chǎn)線”，“智能環(huán)保設(shè)備及系統(tǒng)生產(chǎn)線建設(shè)”，“物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)測試驗證中心建設(shè)”等。其中，智能環(huán)保設(shè)備及系統(tǒng)生產(chǎn)線建設(shè)完成后，公司將新增3000臺智能環(huán)保設(shè)備；MEMS傳感器封測產(chǎn)線建成達產(chǎn)后，預(yù)計新增3820萬支MEMS傳感器產(chǎn)能。2021年8月，公司完成定增募資，實際募集資金6億元，MEMS傳感器封測產(chǎn)線建設(shè)項目預(yù)計2024年末建成，新建年產(chǎn)150萬只氣體傳感器生產(chǎn)線預(yù)計2024年Q3末建成。項目預(yù)計在T3年達產(chǎn)率為50%，T4年達產(chǎn)率為70%，從T5年開始產(chǎn)能達到100%。

子公司能斯達研發(fā)柔性壓力傳感器，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，可實現(xiàn)完全國產(chǎn)替代。公司控股子公司蘇州能斯達積極拓展柔性微納傳感器的應(yīng)用場景，形成了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的多品種、多量程的柔性微納傳感器等核心能力，其柔性微納傳感技術(shù)水平及產(chǎn)業(yè)化程度國內(nèi)領(lǐng)先，可實現(xiàn)國產(chǎn)化完全替代。柔性微納傳感器已在智能機器人領(lǐng)域有明確的應(yīng)用，并與小米科技、九號科技、科大訊飛、深圳科易機器人等積極開展業(yè)務(wù)合作。2022年，蘇州能斯達訂單飽滿，獲得1000萬增資用以擴充產(chǎn)能。

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