力传感器在机器人方面扮演着关键的角色,它可以感知环境并提供反馈信息,使机器人能够进行精确操作和与人进行交互。然而,多维力传感器的技术门槛较高,需要机械设计、算法、计量和电子等交叉学科的综合技术,以实现高精度的数据采集和多轴同步校准。

多维传感器通常安装在机器人的末端执行器和机械臂之间,用于检测机器人与环境之间的多个方向的力和力矩,是实现机械臂力控制的关键部件。

六轴力/六维力传感器是精度最高、抗干扰能力最强的传感器类型。它可以沿着六个轴(三个平移和三个旋转)进行控制,并在医疗、汽车、人形机器人和工业机器人等领域得到应用。例如,它可以用于涉及人机交互的手术机器人、康复机器人和智能假肢,以及被动安全测试碰撞假人、零部件耐久测试和主动安全测试等汽车应用领域。

六维力传感器在国内市场上具有很高的价值,并且与海外厂商相比更具有性价比。国外厂商的力传感器产品价格较高,例如美国ATI的MINI45六维力/力矩传感器的价格约为7.5万元/套,而国内的海伯森等厂商的六维力传感器则具备一定的价格优势。国内厂商部分技术指标已经达到或超过了海外厂商的水平,例如宇立的产品已经进入了KUKA、ABB等知名客户的供应链。

根据智研瞻产业研究院的数据,2022年中国应变式传感器市场规模为30.57亿元,同比增长15.8%。六维力传感器在整体市场占比较小,但潜力巨大,市场呈高速增长趋势。据高工机器人产业研究所(GGII)的数据显示,2022年中国市场六维力/力矩传感器的销量为4840套,同比增长62.58%。GGII预计,到2023年,中国市场六维力/力矩传感器的销量有望突破6700套,同比增速约为40%。

多维力传感器中的应变片依赖于进口,造成成本较高。应变片的国产化和自动化生产线是降低成本的两个主要方向。目前,六维力传感器的加工仍主要依赖人工贴片焊接,自动化水平相对较低。力传感器的核心部件是弹性体和应变片,其中弹性体的机加工成本和应变片在整个六维力传感器的成本中占比较高。当前,六维力传感器使用的应变片依赖于进口,而且价格明显高于国内应变片。这主要是因为进口应变片在灵敏度和使用寿命方面优于国内应变片。一个六维力传感器可能需要使用20个或更多的应变片,这使得成本较高。因此,应变片的单价下降(通过国产化或批量采购实现降价)是降低六维力传感器成本的一个潜在途径。

值得重点关注的公司包括柯力传感(国内应变式传感器领域的领先企业,在传统称重系统集成市场中具有优势,同时还在研发多维力传感器,拥有丰富的量产经验)、中航电测(国内应变片领域的领先企业之一,也是称重传感器领域的龙头企业之一)、汉宇集团(投资了同川科技和海伯森,海伯森是国内具备六维力传感器生产能力的公司之一)、瀚川智能(投资参股坤维科技)。

民生证券:机器人行业人形机器人零部件专题报告-力传感器和高精度力控方案核心部件

需要注意的风险包括成本下降不如预期和技术突破困难的风险。