內容概況:力/力矩傳感器可將力或力矩的量值轉換為相關電信號。雖然我國六維力傳感器出貨量不斷增加,但目前市場仍相對小眾。2023年全年出貨量不足萬臺,市場規模剛剛突破2億元。六維力傳感器行業未能形成規模化出貨的原因在于:一是產品生產技術難度大,調試時間長,生產效率低,價格昂貴,二是力控算法以及基于力控場景工藝算法等技術存在堵點,導致下游需求乏力,始終未能形成規模化出貨。近年來,人形機器人發展十分火熱,人形機器人商業化進程的加速使六維力傳感器大規模上量成為可能。從競爭格局來看,國內仍處產業早期,國內可量產的企業較少,美日企業先發優勢明顯。2023年,外資仍占據我國六維力傳感器67.9%市場份額。同時,在“國產替代”戰略下,疊加國產產品性能不斷提升,本土市場份額日益擴大,2020-2023年期間,本土品牌市場份額增加了13個百分點,達32.1%。本土企業發展起步較晚,近年來,坤維科技、宇立儀器、藍點觸控等國內企業不斷加強六維力傳感器產品研發,國產與外資主流產品在精準度方面已基本對齊,但在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。
一、基本情況概述:六維力傳感器技術壁壘較高
力/力矩傳感器可將力或力矩的量值轉換為相關電信號。根據測力的維數,力傳感器通常分為一維、三維和六維力傳感器。簡單來說,任何力在空間坐標系中都可被拆分為三個坐標軸方向的力(力的大小)和力矩(圍繞坐標軸的轉矩),即六個維度。一維力傳感器:測定一個方向的力,要求待測力的方向能完全與標定坐標軸重合。常見的壓力傳感器、稱重傳感器都屬于一維力傳感器。三維力傳感器:測定三個正交方向的力。如果待測力的方向變化,但力的作用點保持不變,與傳感器的標定參考點重合,那么用三維力傳感器就能完成測量任務,但如果待測力的作用點不在標定參考點,由于三維力傳感器無法測量力矩,則會產生測量偏差。六維力傳感器:測量三個正交方向的力和三個正交方向的力矩。即使待測力的方向任意變化,作用點不在標定參考點,六維力傳感器也能完成測量任務。
多維力傳感器相比于單軸力矩傳感器技術壁壘較高,多維力傳感器不僅要解決對所測力分量敏感的單調性和統一性難題外,也要解決因結構加工和工藝偏差引起的維間(軸間)擾亂難題、動靜態標定難題以及矢量運算中的解耦算法和電路實現等。
六維力傳感器品類豐富,根據技術原理可將六維力傳感器分為應變片式(硅應變和金屬箔)、光學式和壓電/電容式傳感器,每種類型的傳感器具有其獨特優勢和適用范圍。目前,市場應用的六維力/力矩傳感器大部分是基于應變式的測量。基于壓電、電容和光學等原理測量的傳感器有一定的理論研究和實驗,下游尚未得到廣泛應用。隨著相關研究的不斷深入,不同測量機理的傳感器將會發揮自身優勢被應用到各種場合,進而推動六維力傳感器向多元化方向發展。
完整的六維力傳感器產業鏈涉及上游組件、中游制造和下游多元應用場景。以當前主流的應變片式傳感器為例,其材料組件包括彈性體、應變片、電路板、粘接劑和外殼等,通過幾十道工序(分為選料、貼片、溫漂和零漂的控制、標定等四大環節)制作而成合格產品,主要應用于汽車行業的碰撞測試、輪轂、座椅等零部件測試以及航空航天、生物力學、醫療領域、科研實驗、機器人與自動化等領域,其中在機器人領域的應用占據較大的市場份額,尤其是在協作機器人領域應用廣泛。
相關報告:智研咨詢發布的《中國六維力傳感器行業市場全景調研及前景戰略研判報告》
二、市場需求量:行業尚未形成規模化出貨
近年來,雖然我國六維力傳感器出貨量不斷增加,但目前市場仍相對小眾。2023年全年出貨量不足萬臺,市場規模剛剛突破2億元。六維力傳感器行業未能形成規模化出貨的原因在于:一是產品生產技術難度大,調試時間長,生產效率低,價格昂貴,二是力控算法以及基于力控場景工藝算法等技術存在堵點,導致下游需求乏力,始終未能形成規模化出貨。
六維力在航空航天領域應用早,可用于測量風洞試驗、飛機、衛星、火箭等飛行器各種運動狀態下的六維力信息,以及飛機制造、飛行器著陸和起飛過程的監測、機械臂控制、結構健康監測等領域。在工業領域包括打磨/協作/裝配/銑削機器人等,應用場景包括力控制、力覺反饋、質量檢測、動態控制等。以協作機器人為例,通過將產品安裝在機器人末端,可以實現高精密柔性裝配、焊接、去毛刺作業、拖動示教等應用。工業自動化也是六維力傳感器最大下游應用領域,2023年占比達77.1%。在汽車領域,六維力傳感器的主要應用場景包括汽車安全設備測試、高速碰撞測試、車身剛度測試等,在確定新車和部件設計的完整性和最優化方面具有重要作用,并且有助于保證效率、安全性和正確功能。2023年汽車領域應用占比7.6%。在人形機器人領域,六維力傳感器可提升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,主要安裝手腕、腳踝等的末端部位,已成為高性能人形機器人的標配,2023年人形機器人領域占比1.6%。近年來,人形機器人發展十分火熱,人形機器人的發展讓六維力傳感器大規模上量成為可能。
三、競爭格局:本土品牌市場份額不斷增加
六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器,能夠給出最為全面的力覺信息,技術難度和使用難度都比較大,國內仍處產業早期,國內可量產的企業較少,美日企業先發優勢明顯。從代表企業分布來看,全球六維力傳感器主要分為日韓品牌、歐美品牌和國產品牌三大陣營。2023年,外資仍占據我國六維力傳感器67.9%市場份額。同時,在“國產替代”戰略下,疊加國產產品性能不斷提升,本土市場份額日益擴大,2020-2023年期間,本土品牌市場份額增加了13個百分點,達32.1%。本土企業發展起步較晚,近年來,坤維科技、宇立儀器、藍點觸控等國內企業不斷加強六維力傳感器產品研發,國產與外資主流產品在精準度方面已基本對齊,但在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。
中國六維力傳感器市場格局較為集中,各家廠商下游應用的側重有所差異。2023年,TOP10廠商合計市場份額達69.5%,其中ATI以22.4%的市場份額領跑各大廠商,ATI作為全球龍頭企業,經過多年的積累,產品應用面相對更廣。前十企業中,本土企業僅占據三席位置。本土企業宇立儀器市場份額僅次于ATI,排名第二,占比12.2%,宇立儀器在工業機器人磨拋行業和汽車碰撞測試行業應用更多。藍點觸控、坤維科技也具備較強競爭力,分別占比4.8%、4.7%,排名第四、第五。坤維科技在協作機器人、醫療手術機器人、醫療檢測機器人和康復機器人域具備明顯優勢,同時其產品在航空航天領域也具備較強競爭力。此外,Epson、Robotiq、AMTI等海外企業也占據了一定的市場份額。
人形機器人的火爆為六維力傳感器帶來了更加廣闊的增長空間,吸引了眾多企業入局六維力傳感器領域,除了宇立儀器、坤維科技、藍點觸控外,如鑫精誠、海伯森、神源生智能、瑞爾特測控等,均已有相關的產品落地并進入產業化應用。其他廠商如重慶魯班機器人技術研究院、昊志機電、埃力智能等,通過自主研發力傳感器技術,已經具備六維力/力矩傳感器的生產能力,部分產品型號開始進入下游用戶的驗證測試階段。未來國產企業市場份額將進一步提升。
四、發展趨勢:市場將迎來快速擴容期
1、六維力傳感器市場將迎來快速擴容期
目前六維力傳感器市場基數依然偏小,尚未形成明顯規模效應。人形機器人的火熱發展使得六維力傳感器更多的進入大眾視野。目前全球人形機器人行業發展進入黃金時期,市場規模將呈現持續增長態勢。預計2026年中國人形機器人市場規模超百億,2030年有望成長為千億市場。未來隨著人形機器人商業化進程的加速,中國六維力傳感器市場將迎來快速擴容期,預計2030年中國六維力傳感器市場規模將擴大至143.31億元。
2、六維力傳感器價格將進一步下滑
在人形機器人量產加速、降價迫切的預期下,六維力傳感器或將迎來降價潮。六維力傳感器成本在數千元,對比2-3萬元的產品單價,其利潤率較高,降價空間充足。對于六維力傳感器行業而言,為擁抱人形機器人產業,降價將是未來數年市場的主旋律之一,單個六維力傳感器成本有望達到千元級。同時在降本增效需求下,行業也將迎來新一輪的洗牌,國產企業在價格方面更具優勢。
3、六維力傳感器將更加智能化、微型化
未來,六維力傳感器將會更加智能化、微型化,能夠實現更加精準的測量和控制系統。同時,隨著人工智能技術的不斷發展,六維力傳感器將會與人工智能技術相結合,實現自適應控制和自主學習等功能,助力工業自動化、人形機器人等領域的發展。
以上數據及信息可參考智研咨詢(www.szxuejia.com)發布的《中國六維力傳感器行業市場全景調研及前景戰略研判報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構,提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號,每天及時掌握更多行業動態。


2025-2031年中國六維力傳感器行業市場全景調研及前景戰略研判報告
《2025-2031年中國六維力傳感器行業市場全景調研及前景戰略研判報告》共十二章,包含2020-2024年六維力傳感器行業各區域市場概況,六維力傳感器行業主要優勢企業分析,2025-2031年中國六維力傳感器行業發展前景預測等內容。



