深度报告-20231006-财通证券-力传感器深度研究报告_力传感器是力控的关键部件_国内企业正逐步替代外资_27页_1mb

力传感器行业研究报告总结

核心内容

力传感器是机器人主动柔顺控制的核心部件，其作用是感知并度量力信息。六维力传感器能够测量三个力（FX、FY、FZ）和三个力矩（MX、MY、MZ），是维度最高的力觉传感器，提供最为全面精准的力觉信息，广泛应用于汽车、航空航天、医疗、科研实验、机器人与自动化等领域。

主要观点

• 六维力传感器是机器人实现主动柔顺控制的关键部件，直接影响机器人的力控制性能。
• 与电流环相比，六维力传感器在精度和响应速度方面更具优势，但成本也更高。
• 六维力传感器市场整体呈现增长趋势，2020年全球市场价值为151.21亿元人民币，预计2026年将达到198.49亿元人民币，复合年增长率 $4.63%$。
• 中国六维力/力矩传感器市场尚处于早期发展阶段，2022年销量4840套，同比增长 $62.58%$，市场规模1.56亿元，同比增长 $54.35%$。
• 国外企业（如ATI、ROBOTOUS等）在六维力传感器市场占据主导地位，而国内企业（如宇立仪器、坤维科技、昊志机电等）正逐步提升技术水平，参与市场竞争。

关键信息

• 六维力传感器的测量精度高，适用于高精度、高动态需求的场景，如人形机器人、手术机器人、打磨抛光等。
• 电流环力控适用于低精度要求场景，但存在精度低、响应慢、适用场景有限等问题。
• 六维力传感器的市场增长受到人形机器人放量的推动，未来应用前景广阔。
• 国内企业在六维力传感器领域已取得一定进展，部分厂商如宇立仪器、坤维科技、柯力传感等已具备产业化能力。
• 国内六维力传感器与外资产品在灵敏度、串扰、抗过载能力、维间耦合误差等方面仍存在一定差距。

市场增长与技术发展

• 全球力传感器市场预计在2021-2026年保持 $4.63%$ 的复合年增长率。
• 中国六维力/力矩传感器市场虽小，但随着下游需求的增加和技术进步，有望进入高速成长期。
• 六维力传感器技术壁垒高，涉及多通道信号处理、标定、解耦算法等复杂技术，需持续研发与优化。

国内主要厂商

• 宇立仪器：全球领先的六轴力传感器供应商，产品广泛应用于机器人、汽车测试等领域。
• 坤维科技：专注于高精度力觉传感器，拥有航天科研背景，具备较强的技术实力。
• 昊志机电：以电主轴为主营业务，技术积累深厚，产品涵盖多个高端领域。
• 柯力传感：全球领先的应变式传感器制造商，具有进入力矩传感器市场的潜力。
• 汉威科技：产品涵盖多种传感器类型，布局机器人、医疗等领域。
• 中航电测：国内智能测控龙头，产品应用于汽车、航空航天等领域，正拓展机器人业务。

投资建议

建议关注国内技术水平较高的力传感器制造商，包括宇立仪器、坤维科技、昊志机电、柯力传感、汉威科技、中航电测等。这些企业在六维力传感器领域具备一定的竞争优势，未来有望受益于人形机器人产业链的快速发展。

风险提示

• 特斯拉人形机器人量产进展不及预期，可能影响行业增长预期。
• 国内企业技术水平提升不及预期，可能错失市场机遇。
• 下游需求出现较大波动，受制造业景气度和国际形势影响较大。

表格摘要

图表摘要

• 图1：一维、三维和六维力传感器对比。
• 图2：六维力传感器结构图。
• 图3：不同感力原件的力觉传感器对比。
• 图4：六维力/力矩传感器发展历史。
• 图5：六维力传感器在不同领域的应用。
• 图6：机器人柔顺控制技术分类。
• 图7：被动柔顺控制结构。
• 图8：阻抗控制分类。
• 图9：六维力传感器在机器人领域的应用。
• 图10：六维力传感器安装位置。
• 图11：机器人由自动化向智能化进化。
• 图12：六维力矩传感器在关节处的应用。
• 图13：简化机器人关节模型。
• 图14：三环PID控制系统示意。
• 图15：2020-2026年全球力传感器市场规模预测。
• 图16：2017-2022年中国力/力矩传感器机器人行业市场销量。
• 图17：2017-2022年中国力/力矩传感器机器人行业市场规模。
• 图18：ATI力矩传感器产品特点。
• 图19：ROBOTOUS产品发展进程。
• 图20：ROBOTOUS力矩传感器的数据解决方案。

技术与市场前景

• 六维力传感器技术发展迅速，未来将向多元化方向发展，包括应变式、光学式、压电/电容式等。
• 传感器性能指标包括静态和动态性能，动态性能对高精度、高响应场景尤为重要。
• 国内企业正逐步提升技术水平，缩小与外资的差距，未来有望在六维力传感器市场占据更大份额。

总结

力传感器是机器人实现主动柔顺控制的关键部件，六维力传感器因其全面性和精准性成为主流。随着人形机器人市场的逐步放量，六维力传感器和力矩传感器将迎来快速增长。国内企业虽在技术上仍有差距，但发展迅速，有望在未来占据更多市场份额。投资建议关注具备较强技术实力和市场潜力的国内力传感器制造商。