2025六維力傳感器技術壁壘、產業鏈、市場空間及競爭格局分析報告（28頁）.pdf

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1、 2025 年深度行業分析研究報告 目目 錄錄 1.六維力傳感器六維力傳感器.4 1.1.技術壁壘.8 1.2.產業鏈.11 1.3.應變片生產環節.16 2.市場空間與競爭格局市場空間與競爭格局.19 圖表目錄圖表目錄 圖圖 1：六維力傳感器示意圖：六維力傳感器示意圖.4 圖圖 2：機器人執行器工作中力臂較大且隨機變化：機器人執行器工作中力臂較大且隨機變化.5 圖圖 3：優必選：優必選 Walker S1 使用六維力傳感器使用六維力傳感器.6 圖圖 4：優必選：優必選 Walker X 使用六維力傳感器使用六維力傳感器.6 圖圖 5：六維力傳感器在人形機器人上的應用示意圖：六維力傳感器在人形

2、機器人上的應用示意圖.6 圖圖 6：六維力傳感器在人形機器人上的應用示意圖：六維力傳感器在人形機器人上的應用示意圖 2.6 圖圖 7：不同原理六維力傳感器比較：不同原理六維力傳感器比較.7 圖圖 8：電阻應變式六維力傳感器原理：電阻應變式六維力傳感器原理.8 圖圖 9：一維情況下需要九個樣本點：一維情況下需要九個樣本點.9 圖圖 10：六維力傳感器樣本點示意圖：六維力傳感器樣本點示意圖.9 圖圖 11：串擾測試的示意表：串擾測試的示意表.10 圖圖 12：精度與準度：精度與準度.11 圖圖 13：傳感器系統構成：傳感器系統構成.12 圖圖 14：應變片組成（左）和實物（右）：應變片組成（左）和

3、實物（右）.12 圖圖 15：惠斯通電橋：惠斯通電橋.13 圖圖 16：從左往右依次是四分之一橋、半橋、全橋：從左往右依次是四分之一橋、半橋、全橋.14 圖圖 17：應變片型號及主要規格：應變片型號及主要規格.14 圖圖 18：橫梁結構：橫梁結構.15 圖圖 19：平行結構：平行結構.15 圖圖 20：應變片式傳感器的生產工藝流程：應變片式傳感器的生產工藝流程.16 圖圖 21：傳感器產業鏈：傳感器產業鏈.16 圖圖 22：Vishay 應變片產品種類應變片產品種類.17 圖圖 23：Vishay 部分產品銷售情況部分產品銷售情況.17 圖圖 24：HBM 應變片產品種類應變片產品種類.18

4、圖圖 25：NMB 的應變片產品參數的應變片產品參數.18 圖圖 26：中航電測的應變片產品參數：中航電測的應變片產品參數.19 圖圖 27：2017-2022 年中國六維力年中國六維力/力矩傳感器在機器人行業的市場銷量（單位：套）力矩傳感器在機器人行業的市場銷量（單位：套）.20 圖圖 28：2017-2022 年中國六維力年中國六維力/力矩傳感器在機器人行業的市場規模（單位：百萬元）力矩傳感器在機器人行業的市場規模（單位：百萬元）.20 圖圖 29：全球六維力：全球六維力/力矩部分廠商力矩部分廠商.21 圖圖 30：2023 年全球六維力傳感器市占率年全球六維力傳感器市占率.21 圖圖 3

5、1：2023 年中國六維力傳感器市場份額年中國六維力傳感器市場份額.22 圖圖 32：宇立儀器的合作伙伴：宇立儀器的合作伙伴.23 圖圖 33：坤維科技達到：坤維科技達到 0.05%FS.23 圖圖 34：坤維科技的合作伙伴：坤維科技的合作伙伴.24 圖圖 35：鑫精誠傳感器：鑫精誠傳感器.25 圖圖 36：鑫精誠：鑫精誠 MEMS 六維力傳感器六維力傳感器.25 圖圖 37：海伯森部分六維力傳感器參數示意圖：海伯森部分六維力傳感器參數示意圖.26 圖圖 38：公司的應變式傳感器：公司的應變式傳感器.27 表表 1：不同類型六維力：不同類型六維力/力矩傳感器原理、特點、優劣勢及代表企業力矩傳感

6、器原理、特點、優劣勢及代表企業.7 1.六維力傳感器六維力傳感器 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。案。在指定的直角坐標系內，傳感器如果能同時測量沿三個坐標軸方向的力和繞三在指定的直角坐標系內，傳感器如果能同時測量沿三個坐標軸方向的力和繞三個坐標軸方向的力矩，這類力覺傳感器個坐標軸方向的力矩，這類力覺傳感器被稱為被稱為六維力傳感器，或者六

7、軸力傳感器六維力傳感器，或者六軸力傳感器、六維力矩傳感器六維力矩傳感器。最常見的是一維、三維和六維力傳感器，二維和五維的力覺傳感器較少。六維力傳感器也是維度最高的力覺傳感器，它能給出最為全面的力覺信息。六維力測量的需求最早來自航空航天飛行器研究領域，隨著敏感元器件技術的發展，六維力傳感器也應運而生，后來逐漸應用到汽車測試、生物力學和機器人等眾多科技領域。圖圖 1：六維力傳感器示意圖六維力傳感器示意圖 數據來源：海伯森，東北證券 如果力的方向和作用點是固定的，可以選擇用一維力傳感器進行測量。如果力的方向隨機變化，但力的作用點保持不變，并且與傳感器的標定參考點重合，可以用三維力傳感器，因為被測量的

8、力可以分解為三維力傳感器標定坐標系下的三個正交分量，三維力傳感器的三個測量單元可以分別對其一一測量。如果力的方向和作用點如果力的方向和作用點都在三維空間內隨機變化，此時應該選擇用六維力傳感器進行測量都在三維空間內隨機變化，此時應該選擇用六維力傳感器進行測量，因為空間中任意作用點上的力可以在六維力傳感器的標定坐標系內，分解為沿標定坐標軸的三方向分力和繞標定坐標軸的三方向力矩。機器人末端關節上使用的六維力傳感器一般還要連接一個執行機構，比如是打磨頭、夾爪等，執行器工作過程中的力臂在幾十到兩三百 mm 之間，力臂較大且隨機變化。因此機器人上的力覺傳感器一般采用六維力傳感器。圖圖 2：機器人執行器工作

9、中力臂較大且隨機變化：機器人執行器工作中力臂較大且隨機變化 數據來源：坤維科技，東北證券 機器人六維力傳感器在人形機器人中的應用場景包括力控、擺動穩定控制、安全控制。六維力傳感器可提升人形機器人手部操作的精細化與柔性化程度以及腳部行走的穩定性。目前，業內對實現目前，業內對實現并并提升人形機器人柔順控制的提升人形機器人柔順控制的觀點觀點，是將六維力傳感器安裝在人，是將六維力傳感器安裝在人形機器人的手腕、腳踝和靈巧手等部位，讓其持續檢測人形機器人與環境之間的多形機器人的手腕、腳踝和靈巧手等部位，讓其持續檢測人形機器人與環境之間的多維交互力和力矩，并最終在運控規劃、姿態調整、力度感知等功能中起到重要

10、作用。維交互力和力矩，并最終在運控規劃、姿態調整、力度感知等功能中起到重要作用。例如，優必選為人形機器人產品在手腕和腳踝處配置了 4 個六維力/力矩傳感器。根據優必選的招股書，優必選選用的六維力傳感器的單價可超過 15000 元。圖圖 3：優必選：優必選 Walker S1 使用六維力傳感器使用六維力傳感器 圖圖 4：優必選：優必選 Walker X 使用六維力傳感器使用六維力傳感器 數據來源：優必選，東北證券 數據來源：優必選，東北證券 圖圖 5：六維力傳感器在人形機器人上的應用示意圖：六維力傳感器在人形機器人上的應用示意圖 圖圖 6：六維力傳感器在人形機器人上的應用示意圖：六維力傳感器在人

11、形機器人上的應用示意圖 2 數據來源：藍點觸控，東北證券 數據來源：海伯森，東北證券 根據傳感元件的不同，六維力傳感器主要分為應變片式、光學式、壓電根據傳感元件的不同，六維力傳感器主要分為應變片式、光學式、壓電/電容式。電容式。目前市場應用的大部分均基于應變式，其使用量約占力傳感器總量的八成左右。應變片式的工藝主要有金屬應變片應變片式的工藝主要有金屬應變片以及硅應變片以及硅應變片。金屬應變片金屬應變片需要依賴人工貼片，需要依賴人工貼片，在市場在市場容量尚未爆發的情況容量尚未爆發的情況下下，金屬應變片方案，金屬應變片方案相較于硅應變片方案的相較于硅應變片方案的成本較低，成本較低，但；但；硅應變片

12、近年來技術不斷成熟，整體成本呈現下降趨勢硅應變片近年來技術不斷成熟，整體成本呈現下降趨勢，在大批量市場化情況，在大批量市場化情況下或能有更強的規模效應下或能有更強的規模效應?；诠鈱W、壓電/電容式的傳感器在下游尚未得到廣泛應用。電容傳感器成本相對較低，但其他性能方面落后于壓電式。表表 1：不同類型六維力：不同類型六維力/力矩傳感器原理、特點、優劣勢及代表企業力矩傳感器原理、特點、優劣勢及代表企業 傳感元件類傳感元件類型型 原理及特點原理及特點 優點優點 缺點缺點 代表企業代表企業 應變片式應變片式 通常采用的是硅應 變 片 或 金 屬箔，本質是材料本身發生形變進而轉化為阻值變化 精度高、技術成

13、熟；測量范圍廣、成本低；頻響特性好 生產工藝復雜；金屬箔式應變計輸出微弱 ATI、宇立儀器、坤維科技、鑫精誠、藍點觸控、海伯森、神源生智能、Sintokogio、Bota Systems AG、SCHUNK、埃力智能、ME-Mesysteme GmbH 等 光學式光學式 通過光纖、光柵反映形變，再轉化成力 可靠性高；測量范圍廣；抗電磁干擾能力強 對測試環境要求高；剛性偏弱 OnRobot、松果體、華力創等 壓電壓電/電容式電容式 電容式通過極距的變化導致電壓變化，壓電則是通過形變改變電荷 高靈敏度和高分辨率；頻率范圍寬，結構簡單；環境適用性強 調理電路復雜；信號漂移難以抑制 Robotiq、R

14、obotous、WACOH-TECH、Kistler 等 數據來源：高工機器人產業研究所（GGII），東北證券 經過對穩定性、剛度、動態特性、成本與信噪比五個維度進行比較，硅應變傳感器和金屬箔傳感器之間，硅應變片在穩定性、信噪比以及動態特性方面要更優，兩者剛度上相差不多，但現階段金屬箔的成本要優于硅應變片；電容傳感器和壓電傳感器之間，電容傳感器成本最優，其他幾項弱于壓電傳感器；光學傳感器在動態特性方面具有優勢。圖圖 7：不同原理六維力傳感器比較：不同原理六維力傳感器比較 數據來源：ATI，東北證券 圖圖 8：電阻應變式六維力傳感器原理：電阻應變式六維力傳感器原理 數據來源：海伯森，東北證券 1

15、.1.技術壁壘 六維力傳感器的技術壁壘主要在于解耦算法、結構六維力傳感器的技術壁壘主要在于解耦算法、結構解耦解耦設計、設計、標定標定校準校準等環節等環節。1、解耦和補償算法。六維傳感器的靜態和動態解耦算法以及動態補償算法為一大解耦和補償算法。六維傳感器的靜態和動態解耦算法以及動態補償算法為一大難點。難點。由于傳感器結構本身引入的耦合、機械加工誤差、應變片粘貼誤差等原因，會產生傳感器的維間耦合，又分為靜態耦合和動態耦合，維間耦合是限制多維力傳感器的最大障礙。實際應用中，傳感器在測量某一方向力時，其他方向也會產生相應形變（耦合效應），這就需要通過算法解耦，將多個傳感器的信號反推回去，準確確定每個方

16、向上的真實壓力。隨著軸的數量增加，解耦難度也隨之增大。消除或者減少維間耦合需要通過解耦算法來實現，具體包括最小二乘法、神經網絡法等。一般對傳感器輸出信號進行靜態解耦，再進行動態解耦，此外還要對傳感器的輸出信號進行修正，即對解耦后的信號進行動態補償。2、結構設計，具體又包括彈性體結構設計和應變片粘貼位置。結構設計，具體又包括彈性體結構設計和應變片粘貼位置。電阻應變式傳感器主要由電阻應變片、彈性體以及測量電路組成。其中最核心的元件是彈性體，利用彈性體來感知作用在裝置上的力/力矩，所以對于彈性體的優化設計直接關系傳感器的性能，彈性體材料和結構尺寸變化都會對傳感器性能產生一定影響。應用比較廣泛的彈性體

17、結構主要有一體化結構和 Stewart 并聯結構兩種，其中一體化結構又包括豎梁式、橫梁式、十字梁式、圓柱式等。應變片的粘貼位置也會對傳感器的精度產生影響。例如目前已較成熟的十字梁型彈性體結構，這種彈性體結構包括了四個主梁、八個浮動梁、中心臺、輪緣等。在每個主梁的正反面及兩個側面各貼有一個或兩個應變片，共 24 個應變片，由于六維力傳感器彈性體尺寸較小，貼片位置有限，應變片尺寸受到加工工藝的約束，并且應變片的粘貼為純手工粘貼，不可避免會有誤差，進而對傳感器精度產生影響。3、標定標定校準校準?！皹硕硕ā笔墙鞲衅髟夹盘柡褪芰χg的映射關系，是傳感器研發是建立傳感器原始信號和受力之間的映射關系

18、，是傳感器研發過程的核心環節。過程的核心環節。標定指的是通過加載理論值的載荷，并同時記錄傳感器輸出的對應的原始信號的方式，獲得六維力傳感器內部算法的各個參數。也就是建立傳感器原始信號和受力之間的映射關系。標定的作用是獲得傳感器的固件參數。對于六維力傳感器而言，標定需要同時考慮六個維度，采用三個方向的力和三個方向的力矩同時加載的方式，叫六維聯合加載標定。例如一維力傳感器，在 X 軸方向按25%FS、50%FS、75%FS 和100%FS 四個階梯對傳感器進行精確加載標定只需要 9 個樣本點來標定，而六維力傳感器的樣本空間包含 531441（9 的 6 次方）個樣本點。這種六維聯合加載標定的優勢在

19、于：1）交叉樣本點可以使傳感器的受力情況模擬得非常接近真實的使用情況；2）便于考察傳感器在多維載荷同時作用下的非線性力學特性，可以有效改善傳感器結構的設計；3）基于傳感器的非線性力學特性做的標定，可以大幅優化解耦算法的數學模型。六維力傳感器在承受多個維度的力的同時作用時，非線性特性非常顯著，六個維度的線性模型疊加無法精準描述這種非線性效應，只有使用六維聯合加載設備才能標定出高精準度的六維力傳感器，通過對交叉樣本點的加載標定來體現出傳感器的非線性效應，再對解耦算法進行數學處理，再精確擬合模型參數，來標定出高準度的六維力傳感器。圖圖 9：一維情況下需要九個樣本點一維情況下需要九個樣本點 圖圖 10

20、：六維力傳感器樣本點示意圖六維力傳感器樣本點示意圖 數據來源：坤維科技，東北證券 數據來源：坤維科技，東北證券 六維聯合加載設備能夠實現高精度六維力傳感器標定和檢測。六維聯合加載設備能夠實現高精度六維力傳感器標定和檢測。六維聯合加載設備可以對力覺傳感器實現正交三個方向力和三個方向力矩的同時精確加載，有助于傳感器實現較高的精度和準度。六維聯合加載設備目前還沒有標準產品可以直接采購，一般都是由六維力傳感器的廠商自行研制，而六維聯合加載設備的研發涉及到空間光學定位、載荷位移補償、機電一體化等多項綜合技術。而若需要評價而若需要評價六維力傳感器六維力傳感器的優劣，也的優劣，也有一系列參數值得關注，例如靈

21、敏度、串擾、有一系列參數值得關注，例如靈敏度、串擾、精度、精度、準度、準度、非線性、遲滯、零點、分辨率、過載能力、溫漂、動態響應能力等。非線性、遲滯、零點、分辨率、過載能力、溫漂、動態響應能力等。靈敏度：靈敏度：靈敏度決定了傳感器對力和力矩變化的響應程度。高靈敏度的傳感器可以更準確地檢測到微小的力變化，這對于需要精細操作的任務非常重要。串擾串擾（crosstalk）：串擾指標用來衡量多維力傳感器各測量方向間的耦合影響，可以反映測量誤差水平。低串擾可以減少不同測量方向之間的相互干擾，提高測量的準確性。串擾指標可以大概描述出產品的耦合干擾情況，為了準確描述測量誤差水平，可以使用精度和準度指標。圖圖

22、 11：串擾測試的示意表：串擾測試的示意表 數據來源：坤維科技，東北證券 精度：精度：精度反映了傳感器測量結果的準確性。它包括了測量結果的重復性和與理論值的接近程度。高精度的傳感器可以提供更可靠的數據，從而提高機器人操作的準確性。精度的標定方法是在相同的環境條件下，在額定載荷范圍內，多次多方向聯合加載重復的相同一組載荷，計算得到測量值的標準差再除以量程。準度：準度：衡量的是測量結果與理論真值間的偏離程度。準度的標定方法是對傳感器進行多次多方向聯合加載，計算得到的傳感器測量值與所加載荷理論值之間的標準差再除以量程。本報告來源于三個皮匠報告站（）,由用戶Id:879635下載,文檔Id:61933

23、5,下載日期:2025-03-28圖圖 12：精度與準度：精度與準度 數據來源：坤維科技，東北證券 非線性：非線性：力傳感器的非線性指的是力傳感器輸出信號與輸入的實際力之間不是線性關系的一種特性。理想情況下，力傳感器的輸出信號與輸入力成正比，即輸出信號與輸入力之間的關系可以用一條直線表示。但在實際應用中，由于各種原因(如材料的非線性、結構變形、電氣特性變化等)，力傳感器的輸出信號往往不是嚴格的線性關系，這就形成了非線性誤差。遲滯：遲滯：遲滯是指傳感器在加載和卸載過程中輸出信號的差異，它影響測量結果的一致性。零點：零點：零點穩定性是指在沒有外力作用時傳感器輸出信號的穩定性，它影響傳感器在長時間運

24、行中的可靠性。分辨率：分辨率：分辨率是傳感器能夠區分的最小力或力矩變化，高分辨率對于執行精細操作尤為重要。過載能力：過載能力：過載能力指傳感器能夠承受的最大力超過其額定量程的能力，而不會對傳感器造成損壞。溫漂：溫漂：溫度漂移是指由于溫度變化引起的傳感器輸出信號的變化。低溫漂可以保證傳感器在不同溫度環境下的穩定性。動態響應：動態響應：動態響應能力決定了傳感器對快速變化的力和力矩的跟蹤能力，這對于需要快速反應的應用場景非常重要。我們認為，在我們認為，在衡量衡量國產廠商的六維力傳感器產品國產廠商的六維力傳感器產品能力能力時，值得關注其在解耦算法、時，值得關注其在解耦算法、結構解耦設計、標定校準等環節

25、的技術實力，也應該從六維力傳感器的產品端關注結構解耦設計、標定校準等環節的技術實力，也應該從六維力傳感器的產品端關注靈敏度、串擾、精度、準度、非線性、遲滯、零點、分辨率、過載能力、溫漂、動靈敏度、串擾、精度、準度、非線性、遲滯、零點、分辨率、過載能力、溫漂、動態響應能力等參數。態響應能力等參數。1.2.產業鏈 一個完整的六維力傳感器的傳感器系統不只是機械結構框架，而是基于結構感知平臺設計的一套完整的系統，包括傳感器模塊和數據采集電路模塊。傳感模塊部分由六維力傳感器彈性體和電阻應變電橋組成。數據采集模塊由放大濾波模塊、數據采集模塊和 USB 接口模塊組成。圖圖 13：傳感器系統構成：傳感器系統構

26、成 數據來源：新型六維力傳感器設計及模擬研究，東北證券 拆解傳感器的內部結構，應變片拆解傳感器的內部結構，應變片和彈性體和彈性體在轉換信息過程中起到重要作用。在轉換信息過程中起到重要作用。1）應變片應變片 應變片的工作原理基于機械應變引起的電阻變化的概念。應變片通常由細線或箔組成，通常由銅等高導電材料制成，附著在柔性背襯材料上。當機械應變施加到應變片上時，線或金箔會發生變形，導致其長度和橫截面積發生變化，而這種尺寸的改變導致線或箔的電阻發生相應的變化。具體而言，每個應變片均由柔性基板絕緣的金屬箔組成，如下圖所示，兩根引線使電流通過壓力表，當被測物體的表面拉伸或收縮時，電阻的變化就會被測量到。電

27、阻的變化與被測物體表面的長度變化成正比，通過等式（電阻變化量/原有電阻=應變片系數*拉伸長度）測量出電阻的變化。圖圖 14：應變片組成（左）和實物（右）：應變片組成（左）和實物（右）數據來源：HBM 官網，東北證券 應變片測量原理是構造惠斯頓電橋，將電阻變化轉換為電壓變化?；菟雇姌蚴且环N可以精確測量電阻的儀器?；菟雇姌蛴伤膫€電阻器（R1、R2、R3 和 R4）組成，它們以菱形連接，直流電源連接在電路的頂部和底部點（電路中的 C 和 D）之間。該電橋用于通過將未知電阻與已知電阻值進行比較來非常精確地找到未知電阻。當應變片因形變而導致電阻發生變化時，惠斯通電橋電路就不平衡，這種不平衡會產生一個

28、小的電輸出信號，該信號與施加的應變成正比。按照應變片在惠斯通電橋使用的數量劃分，一般可以將惠斯通電橋分為四分之一橋、半橋和全橋。四分之一橋：四分之一橋：四分之一橋是由一個應變片和三個固定電阻構成，主要用于測量單軸。該系統易于配置，因此廣泛用于一般應力或應變測量。半橋：半橋：對于半橋系統，將 2 個應變片連接到電橋上，每個應變片連接到相鄰或相對的電橋上，其他為固定電阻。其中一個應變片用作溫度補償的虛擬應變片，其中兩個應變片都用作主動應變片。半橋系統用于消除目標應變以外的應變分量。全橋：全橋：全橋系統有 4 個應變片。該電路確保了應變片傳感器的大輸出，改善了溫度補償，消除了目標應變以外的應變分量。

29、全橋電路提供更高的靈敏度和最小的溫度變化誤差。圖圖 15：惠斯通電橋：惠斯通電橋 數據來源：HBM 官網，東北證券 圖圖 16：從左往右依次是四分之一橋、半橋、全橋：從左往右依次是四分之一橋、半橋、全橋 數據來源：HBM 官網，東北證券 應變片可分為金屬式和半導體式兩大類：1）金屬式：絲式、箔式、薄膜式；2）半導體式：薄膜式、擴散式。根據基底材料不同又可分為紙基、膠基和金屬片基等。絲式應變片：絲式應變片：將直徑 0.0150.05mm、長度 0.2200mm 范圍的金屬絲，按圖示形狀彎曲后，用粘合劑粘貼在基底上而成。電阻絲兩端焊有引出線，使用時只要將應變片貼于被測彈性體上，就可構成應變式傳感器

30、。箔式應變片：箔式應變片：它的敏感柵是通過光刻、腐蝕等工藝制成。箔柵厚度一般在 3m 至 10m 之間。與絲式應變片相比，箔式應變片表面積大，散熱性好，允許通過較大的電流。由于箔式應變片很薄，因此具有較好的可撓性，靈敏度系數較高。箔式應變片還可以根據需要制成任意形狀，適合批量生產。金屬薄膜應變片：金屬薄膜應變片：采用真空蒸鍍或濺射等方法，在薄的基底材料上制成一層金屬電阻材料薄膜，然后用蝕刻技術制成各種形狀的柵，以形成應變片。薄膜厚度比箔柵還要薄，一般在 0.1m 以下，其靈敏系數比箔式還要高，允許電流密度大，工作溫度范圍較廣。圖圖 17：應變片型號及主要規格：應變片型號及主要規格 數據來源：傳

31、感器與現代檢測技術，東北證券 2）彈性體彈性體 按照彈性體的形狀，可分為橫梁結構和平行結構。橫梁結構：橫梁結構：該結構的特點是一個形狀像橫桿的彈性元件，應變片放置在橫梁和柔性支撐橫梁上。外圈通常通過施加在內圈上的外力保持固定，從而導致變形。橫梁結構緊湊，由于其整體結構提供了高剛度，但受到耦合效應的影響，制造起來具有挑戰性。而且橫梁結構的彈性體設計同樣具備挑戰性。這種結構傳感器重復性較差，剛度和靈敏度達不到最優。另外該結構不具備過載保護能力，不適合重載工況和瞬間沖載荷高的工作環境。平行結構：平行結構：該結構是由一個上部平臺和一個下部固定底座組成，由六個或多個帶有球形接頭的四肢連接。與橫梁結構相比

32、，并聯結構基于運動學和幾何學解析找到柔度矩陣。圖圖 18：橫梁結構：橫梁結構 圖圖 19：平行結構：平行結構 數據來源：Six-Axis Force/Torque Sensors for Robotics Applications:A Review，東北證券 數據來源：Six-Axis Force/Torque Sensors for Robotics Applications:A Review，東北證券 從傳感器的生產工藝流程可以看出，彈性體的制造加工和應變片的生產組裝是兩個較為重要的步驟。首先是應變片的生產。應變片涉及到的原材料包括鋼材、鋁材、箔材、電線電纜等，其中鋼材、鋁材以及電線電纜基

33、本能實現國內采購，但是箔材基于材料的特殊性，現在仍然以進口為主。其次是彈性體的制造。一般由傳感器廠商采購上游鋼材或鋁材，按照傳感器設計，將材料進行機械加工，成為滿足應變測試用的彈性元件。因此，彈性體的供應商一般是傳感器廠商。圖圖 20：應變片式傳感器的生產工藝流程：應變片式傳感器的生產工藝流程 數據來源：中航電測招股說明書，東北證券 圖圖 21：傳感器產業鏈：傳感器產業鏈 數據來源：中航電磁招股書，柯力傳感招股書，東北證券 1.3.應變片生產環節 國外應變片生產技術較為領先，其中以美國 Vishay、德國 HBM、日本的 NMB 為代表性企業。國內廠商方面，中航電測是我國綜合實力、產品品類相對

34、較強的應變片生產廠商，但在產品精度等性能方面與國際水平仍然有一定差異。Vishay：成立于 1962 年，總部位于美國賓夕法尼亞州，是世界最大的無源半導體器件、應變片及稱重傳感器的最大制造商之一，目前集團已經有 69 個制造基地，遍布全球 17 個國家。是國際公認的電阻箔技術、傳感器和基于傳感器的適用于特定工業應用系統方案的制造商。作為其四大運營事業部之一，Micro-Measurements(MM)致力于開發、生產和銷售高精度應變測量產品，提供 Advanced Sensors(AS 應變片)、應力分析應變片和應變式傳感器、應變片安裝附件等。圖圖 22：Vishay 應變片產品應變片產品種類

35、種類 圖圖 23：Vishay 部分產品銷部分產品銷售情況售情況 數據來源：Vishay MM 官網，東北證券 數據來源：立創商城，東北證券 HBM：公司成立于 1950 年，公司總部位于德國達姆斯達特市，公司的創辦人霍丁格先生是世界上應變測量的先驅之一。當前有 3 個生產基地以及遍布全世界范圍內30 多個銷售代理機構的跨國公司。公司的主要客戶遍布全球，世界上很多著名的衡器及測量方面的公司都與公司有密切的合作關系。HBM 產品范圍涵蓋傳感器、應變片、放大器、數據采集系統以及用于結構耐久性測試和分析的軟件。作為全球領先的應變片制造商，HBM 的應變片種類繁多，適合多種不同的應力測試測量應用，有超

36、過 6000 種應變片可供選擇。HBM 有超過 65 年的應變片設計和制造經驗。圖圖 24：HBM 應變片產品種類應變片產品種類 數據來源：HBM 官網，東北證券 NMB：成立于 1951 年，總部位于日本東京，多年來美蓓亞已經形成了模具、軸承、電腦配件、精密電機、應變計、應變式傳感器等多類產品系列。于 1994 年在中國投資設立了第一個獨資生產基地-上海美蓓亞精密機電有限公司，截止至 2023年3 月，美蓓亞三美已在上海、蘇州、珠海、青島等地擁有了 16 家工廠和 2 個技術中心，銷售分支機構遍布 17 個城市。2022 財年中國地區營業額 2259 億日元，占集團總營業額 17.5%。圖圖

37、 25：NMB 的應變片產品參數的應變片產品參數 數據來源：NMB 官網，東北證券 中航電測：中航電測：公司在國內起步早、起點高，從事電測產品已有三十多年的歷史，具有國際水平的設計能力、接近國際水平的工藝裝備及工藝制造技術，常溫電阻應變計技術指標已達到世界水平。公司具有應變計、傳感器、系統結構、數據采集、信號處理、產品加工、特種工藝等一系列研發、設計及生產技術。箔材熱處理技術：箔材熱處理技術：公司的箔材熱處理技術為自主研發，通過對熱處理爐的結構改造，提高了爐腔內溫度場均勻性和箔材性能的一致性，降低了應變計熱輸出的分散。加強處理爐的密封性，保證高溫下處理箔材不受影響；采用了進口的溫度控制儀，保溫

38、溫度精度在0.1。不銹鋼傳感器制造技術及負滯后應變計制作技術：不銹鋼傳感器制造技術及負滯后應變計制作技術：除美國 Vishay 測量集團及德國 HBM 公司外，公司為國內本土唯一可以批量生產高性能不銹鋼傳感器（采用沉淀硬化型不銹鋼為原料）的企業。ZTC（溫度零點）、（溫度零點）、STC（溫度靈敏度）補償技術：（溫度靈敏度）補償技術：ZTC、STC 是傳感器溫度性能的主要指標，該性能的檢測、補償需要較高的溫度基準、力值基準、以及穩定的檢測作保證，公司的這些基準在同行業中屬于領先水平。貼片技術：貼片技術：目前公司所掌握的貼片技術主要的工藝參數，已經固化到批量生產工藝中，批量生產的傳感器已完全具備

39、OIMLC3 級的能力,小批量可以達到 C4 級的能力。圖圖 26：中航電測的應變片產品參數：中航電測的應變片產品參數 數據來源：中航電測官網，東北證券 2.市場空間與競爭格局市場空間與競爭格局 六維力傳感器作為機器人的重要零部件，其市場空間將充分受益于機器人行業的擴六維力傳感器作為機器人的重要零部件，其市場空間將充分受益于機器人行業的擴容。容。根據 GGII 數據，2022 年中國市場六維力/力矩傳感器銷量達 8360 套，同比+57.97%，其中機器人行業銷量 4840 套，同比+62.58%，GGII 預測到 2027 年中國市場六維力/力矩傳感器銷量有望突破 84000 套，其中機器人

40、行業銷量有望突破42000 套；2022 年中國六維力/力矩傳感器市場規模 2.39 億元，同比+52.04%，其中機器人行業六維力/力矩傳感器市場規模 1.56 億元，同比+54.35%，GGII 預測 2027年中國六維力/力矩傳感器市場規模有望超 15 億元。圖圖 27：2017-2022 年中國六維力年中國六維力/力矩傳感器在機器人行業的市場銷量（單位：套）力矩傳感器在機器人行業的市場銷量（單位：套）數據來源：高工機器人產業研究所（GGII），東北證券 圖圖 28：2017-2022 年中國六維力年中國六維力/力矩傳感器在機器人行業的市場規模（單位：百萬力矩傳感器在機器人行業的市場規模

41、（單位：百萬元）元）數據來源：高工機器人產業研究所（GGII），東北證券 圖圖 29：全球六維力：全球六維力/力矩部分廠商力矩部分廠商 數據來源：高工機器人產業研究所（GGII），東北證券 從 2023 年全球的六維力傳感器競爭格局來看，ATI 占據最多的市場份額。國產廠商如宇立儀器也占有一定份額。圖圖 30：2023 年全球六維力傳感器市占率年全球六維力傳感器市占率 數據來源：QYResearch，東北證券 六維力矩傳感器從應變片生產、彈性體設計、參數標定等一系列環節都需要較高的技術工藝，國外的 ATI、ME、Bota Systems AG 等公司在該行業已經深耕多年，具有大量程、高精度、高

42、準度等性能優勢。我國雖然在六維力傳感器領域起步較晚，但當前涌現出較多企業正積極入局。從從 2023年中國六維力傳感器的競爭格局來看，年中國六維力傳感器的競爭格局來看，宇立儀器、藍點觸控、坤維科技宇立儀器、藍點觸控、坤維科技等優秀企業已經占據一定的市場份額，柯力傳感、等優秀企業已經占據一定的市場份額，柯力傳感、凌云股份等上市公司也加速入局。凌云股份等上市公司也加速入局。圖圖 31：2023 年中國六維力傳感器市場份額年中國六維力傳感器市場份額 數據來源：中商產業研究院，東北證券 宇立儀器（非上市公司）宇立儀器（非上市公司）：SRI 宇立儀器的客戶涵蓋汽車安全、汽車耐久、機器人自動化和醫療等領域，

43、包括全球大部分汽車企業、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、卡內基梅隆大學等全球各大高校、研究所等。圖圖 32：宇立儀器的合作伙伴：宇立儀器的合作伙伴 數據來源：宇立儀器，東北證券 坤維科技坤維科技（非上市公司）（非上市公司）：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。公司主營智能力覺傳感器的研發、制造、銷售、及技術推廣，開發面向機器人及其他智能裝備行業的力覺傳

44、感器產品，為機器人及其它智能裝備、工業過程監控、產品質量檢測、科研測試測量等領域提供力覺測量解決方案及相關產品。圖圖 33：坤維科技達到：坤維科技達到 0.05%FS 數據來源：坤維科技，東北證券 圖圖 34：坤維科技的合作伙伴：坤維科技的合作伙伴 數據來源：坤維科技，東北證券 根據瀚川智能公告可知，瀚川智能的全資子公司蘇州瀚海皓星投資管理公司于 2020年 12 月投資了坤維科技。鑫精誠鑫精誠（非上市公司）（非上市公司）：公司在六維力傳感器技術路線布局上涵蓋了電阻應變式、電容式、MEMS 式和壓電式四種原理，能夠根據不同原理的優勢為客戶提供最優解決方案。在 2024 年，其六維力傳感器產品出

45、貨量超過 6000 只。當前市場較多采用應變式傳感器，鑫精誠是國內少數進行 MEMS 六維力傳感器研發的企業。相較于傳統的應變式傳感器，MEMS 傳感器基于硅應變原理，采用微熔制造工藝，可實現全自動化生產。相比應變式傳感器，MEMS 六維力傳感器基于硅應變原理，采用微熔制造工藝，可實現全自動化生產，同時穩定性和一致性也能大幅提高。鑫精誠傳感器自 2021 年起，開始投入資金研發基于 MEMS 原理的六維力傳感器。根據公開報道，鑫精誠基于 MEMS 原理的六維力傳感器自動化產線 2025年將正式投產。同時，鑫精誠傳感器還成功攻克了傳感器標定精度提升與標定設備復雜度、標定成本控制及標定工時優化相互

46、之間矛盾的難題，即將實現全自動化批量生產，確保產品高穩定性與一致性。根據高工機器人等的公開報道，2025 年 1 月，深圳市鑫精誠傳感技術有限公司（以下簡稱“鑫精誠傳感器”）宣布完成首輪融資，融資金額近億元。此次融資資金將主要用于全球首條基于“MEMS 原理”的六維力傳感器自動化產線建設與投產、新產品研發投入、各類中試實驗室建設等領域。MEMS 傳感器已取得階段性成果，預計將于 2025 年 6 月正式推向市場。圖圖 35：鑫精誠傳感器：鑫精誠傳感器 圖圖 36：鑫精誠：鑫精誠 MEMS 六維力傳感器六維力傳感器 數據來源：高工機器人，東北證券 數據來源：高工機器人東北證券 海伯森海伯森（非上

47、市公司）（非上市公司）：海伯森是一家具有跨專業領域綜合研發實力的國產高端工業傳感器一線企業，海伯森已入選為國家級高新技術企業和深圳市專精特新企業，并順利通過了 ISO9001 質量管理體系認證和 ISO14001 環境管理體系認證，截至目前，公司已累計獲得產品自主知識產權 70+項。成立至今，公司始終專注工業傳感技術的創新，并在光學精密測量、工業 2D/3D 檢測、機器人智能應用等領域形成了成熟的產品矩陣，主營產品包括 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、超高速工業相機和六維力傳感器等。根據公開信息，漢宇集團投資參股了海伯森技術(深圳)有限公司。圖圖 37：海伯森部

48、分六維力傳感器參數示意圖：海伯森部分六維力傳感器參數示意圖 數據來源：海伯森，東北證券 柯力傳感柯力傳感：柯力傳感自 1995 年成立以來，一直致力于應變式傳感器、儀表和物聯網系統等領域的研發、制造和銷售，是一家國家級重點高新技術企業，是國內最重要的稱重元件制造和銷售企業之一。作為國內應變式傳感器的領軍企業，公司的主營業務涵蓋了應變式傳感器、儀表的研制、生產和銷售，以及系統集成和各種先進系統和服務的提供，如不停車檢測系統、無人值守一卡通智能稱重系統、制造業人工智能系統、企業數字化建設軟件開發服務、移動資產管理系統和物流分揀系統等?？铝鞲性诹S力/力矩傳感器方面，已完成人形機器人手腕、腳腕，工

49、業臂、協作臂末端的產品系列開發，掌握了結構解耦、算法解耦、高速采樣通訊等技術要點，并已給多家國內協作機器人、人形機器人客戶送樣。公司將繼續投入研發力量，向微型、高頻響應、MEMS 硅基、力控算法集成等方向進行突破。觸覺傳感器已啟動 與多家企業、院校的合作，同時以自研模式進行研發，目前尚處于研發驗證階段。圖圖 38：公司的應變式傳感器：公司的應變式傳感器 數據來源：柯力傳感官網，東北證券 凌云股份凌云股份：凌云股份是北方凌云工業集團有限公司所屬的汽車零部件專業上市公司，下轄 37 家全資及控股子公司、3 家參股公司，分布于德國、墨西哥、印尼以及國內 30 多個省市和地區，其中與瑞士、美國、德國、

50、韓國等合資成立 15 家中外合資公司。公司主導產品有車身安全結構產品、新能源車 電池產品、汽車管路系統等，公司積極布局新能源電池管理系統及封裝系統、汽車流體控制系統、汽車熱管理系統、汽車線控轉向系統及智能制造工程等。此外，公司在六維力傳感器方面也展開布局。根據公開信息披露，公司作為牽頭單位聯合中國科學院合肥物質科學研究院和中兵智能創新研究院以“低成本高精度智能化人形機器人力感知關鍵技術及制造方法研究”項目，聯合揭榜國家工信部 2023 年未來產業人形機器人方向力傳感器創新任務。根據工信部公告內容，人形機器人揭榜掛帥任務榜單 對于力傳感器的揭榜任務是：面向人形機器人準確獲取驅動關節和肢體末端觸感力學信號的需求，突破穩定可靠的力傳感器結構設計與制造、智能化信號處理與分析、多信息智能識別與模型分析等關鍵技術；研制系列化、高性能、低成本、智能化的新型力傳感器；發展低成本、規?；膫鞲衅魃a制造方法，推動新型力傳感器在人形機器人上的產業化應用；人形機器人揭榜掛帥任務榜單對于力傳感器的預期目標是：到 2025 年，完成人形機器人系列化力傳感器的設計與制造，滿足驅動關節、手指、足底等肢體末端力測量需要，并在人形機器人上開展實際應用。傳感器采用低成本、高性能的設計，精度達到 0.5%FS，響應時間優于 0.03s，具有智能信息采集與處理能力，提升力傳感器的智能化水平。